机械设备行业力传感器深度研究报告：力传感器是力控的关键部件，国内企业正逐步替代外资-20231006-财通证券-27页_1mb

力传感器行业研究报告总结

核心内容

力传感器是实现机器人主动柔顺控制的关键部件，六维力传感器因其能够同时测量三个力和三个力矩，具备最全面的力觉信息，是当前机器人力控解决方案中应用最广泛的类型。六维力传感器广泛应用于汽车、航空航天、医疗、科研实验及机器人等领域，对于提高机器人的智能化、柔顺化控制具有重要意义。

主要观点

• 六维力传感器是维度最高的力觉传感器，能够提供精确的力与力矩数据，是机器人实现高精度交互任务的核心设备。
• 目前，六维力传感器主要由欧美日韩企业主导，如ATI、ROBOTOUS、Sintokogio、WACOH-TECH等。国内企业虽发展迅速，但整体技术水平与外资仍有差距。
• 国内六维力传感器市场尚处于早期阶段，但随着人形机器人逐步放量，该市场有望进入高速成长期。
• 电流环力控虽然成本低、实现简单，但精度和响应速度低于六维力传感器，适用场景有限，主要适用于低精度要求的机械臂和小型机器人。
• 六维力传感器与电流环力控相比，具备更高的精度和更快的响应速度，适用于高精度、高动态性能需求的场景，如人形机器人、医疗机器人等。

关键信息

市场规模与增长

• 全球力传感器市场在2020年达到151.21亿元人民币，预计2026年将增长至198.49亿元人民币，复合年增长率约为4.63%。
• 2022年中国六维力/力矩传感器机器人行业销量达4840套，同比增长62.58%；市场规模达1.56亿元，同比增长54.35%。

技术特点与分类

• 六维力传感器根据传感元件分为应变片式、光学式和压电/电容式，其中应变片式因技术成熟、成本低成为主流。
• 六维力传感器具备高精度、高动态响应和高抗干扰能力，适用于复杂、高精度的交互任务。
• 传感器的动态性能至关重要，需具备良好的信号处理和实时性，以应对快速变化的力信号。

应用领域

• 六维力传感器广泛用于机器人末端执行器与环境的交互、医疗手术机器人、汽车碰撞测试、航空航天结构监测、工业自动化等。
• 在人形机器人中，六维力传感器在手腕、脚踝等关键部位应用广泛，有助于实现复杂的力控和稳定控制。

国内企业表现

• 国内企业如宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感、汉威科技、中航电测等正在逐步提升技术水平，部分产品已进入产业化应用阶段。
• 从2022年国内市场销量来看，ATI、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚位于第一梯队，柯力传感、汉威科技、中航电测在一维、二维力传感器领域具有领先地位。

投资建议

• 建议关注国内六维力传感器技术水平较高的企业，如宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感、汉威科技、中航电测等。
• 随着人形机器人放量，六维力传感器和力矩传感器将快速增长，行业前景广阔。

风险提示

• 特斯拉人形机器人量产进展不及预期，可能影响行业整体发展。
• 国内技术水平提升不及预期，可能影响国产替代进程。
• 下游需求出现较大波动，如制造业景气度变化或国际形势影响，可能对行业造成冲击。

表格摘要

图表摘要

• 图1：一维、三维和六维力传感器对比
• 图2：六维力传感器结构
• 图3：不同传感元件的力觉传感器对比
• 图4：六维力/力矩传感器发展历史
• 图5：六维力传感器在不同领域的应用
• 图6：机器人柔顺控制技术分类
• 图7：被动柔顺控制结构
• 图8：阻抗控制分类
• 图9：六维力传感器在机器人领域的应用
• 图10：六维力传感器安装位置
• 图11：机器人由自动化向智能化进化
• 图12：六维力矩传感器在关节处的应用
• 图13：简化机器人关节模型
• 图14：三环PID控制系统示意
• 图15：2020-2026年全球力传感器市场规模预测
• 图16：2017-2022年中国力/力矩传感器机器人行业市场销量
• 图17：2017-2022年中国力/力矩传感器机器人行业市场规模
• 图18：ATI力矩传感器产品特点
• 图19：ROBOTOUS产品发展进程
• 图20：ROBOTOUS力矩传感器的数据解决方案

总结

六维力传感器作为机器人主动柔顺控制的核心部件，具有较高的技术门槛和市场价值。尽管当前市场主要由欧美日韩企业主导，但国内企业正通过技术积累和产品创新逐步替代外资，未来有望在六维力传感器市场中占据更大份额。随着人形机器人市场的发展，六维力传感器和力矩传感器将迎来快速增长。建议投资者关注具备较强研发能力和市场应用能力的国内企业，如宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感、汉威科技和中航电测等。同时，需关注行业潜在风险，如特斯拉人形机器人量产不及预期、国内技术提升缓慢、下游需求波动等。