21世紀經(jīng)濟報道記者 魏笑 實習生宋家哲 深圳報道

力感知能力是各行業(yè)實現(xiàn)智能化的關鍵性難題，因此智能力傳感器成研發(fā)熱點。

“現(xiàn)階段，幾乎各行業(yè)都需要力覺感知能力以滿足精細化與智能化的需求。以醫(yī)療場景為例，腹腔鏡手術，經(jīng)自然腔道手術，介入手術等紛繁的手術過程中，器械無法量化表示力的大小，因而醫(yī)生只能依靠手感操作，這為診察及手術過程帶來了很大的不確定性?！比A力創(chuàng)科學聯(lián)合創(chuàng)始人魚晨博士向記者表示。

從傳感器產業(yè)鏈上下游來看，上游主要是傳感器制造原材料供應。傳感器產業(yè)鏈中游主要是各類傳感器的制造和封裝等，其下游應用場景廣闊，有機器人浮動打磨，自動化裝配，助力自行車，仿生機器人，醫(yī)療機器人等。

其中，相較于傳統(tǒng)力傳感器，六維力傳感器結構復雜、研制難度大。一直以來，國外企業(yè)處于強勢地位。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國力傳感器市場依然以外資品牌為主導，國產份額低于30%。

但隨著國內企業(yè)不斷加大研發(fā)創(chuàng)新力度，不少企業(yè)已研發(fā)出多維力傳感器。成立于2019年的華力創(chuàng)科學，其旨在為各行業(yè)提供基于光學原理的高性能智能力覺傳感器；同時將視覺系統(tǒng)及智能控制算法集成“視-觸”覺融合機器人，為客戶開發(fā)整體力控解決方案。

力傳感的“皇冠明珠”

目前機器人力控方案大致有3種，分別為電流環(huán)力控、多維力矩/力傳感器力控、被動力控（彈性體），其中多維力矩/力傳感器力控是當前力控的最佳方案，其硬件包括關節(jié)部位的單軸力矩傳感器和機器人執(zhí)行器末端的六軸力傳感器。

圖：華力創(chuàng)科學Photon 系列力傳感器

不同于普通的單軸力傳感器，六維力傳感器更高級，擁有更多的測量維度，能夠測量物體在三維空間內的所有受力情況，被廣泛應用在機器人等行業(yè)中。

六軸力/力矩傳感器可以感受六維的力和力矩信息，可測量在任何方向、任何軸上的應用負載，并能承受額定測量范圍5到20倍的過載。典型應用案例包括KUKA LBR iiwa機械手等機械臂及特斯拉Optimus人形機器人，當在旋轉關節(jié)執(zhí)行器處配置了力矩傳感器后，機器人能做到控制抓握力道不打碎雞蛋。

市場潛力方面，在下游工業(yè)企業(yè)數(shù)智轉型需求增加，打磨、裝配等細分場景面臨人力短缺問題的情況下，力傳感器和完整機器人解決方案的市場需求或將保持增長。智研咨詢數(shù)據(jù)顯示，2022年我國拋光打磨機器人市場規(guī)模達96.1億元，同比增長18.7%。

據(jù)中金研報，力傳感器為精準測力的產業(yè)化主流選擇。其中，六維力傳感器為力傳感皇冠明珠，在打磨等場景中用于機器人末端夾爪，該行認為人形機器人有望帶來強勁市場增量。僅考慮全球協(xié)作+人形機器人場景，該行測算2025年新增六維力傳感市場近50億元。

值得注意的是，多維力矩傳感器的技術壁壘也較高。多維力傳感器不僅要解決對所測力分量敏感的單調性和統(tǒng)一性難題外，也要解決因結構加工和工藝偏差引起的維間（軸間）擾亂難題、動靜態(tài)標定難題以及矢量運算中的解耦算法和電路實現(xiàn)等。

因技術壁壘較高，國內可量產的企業(yè)較少，美日企業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯。國際上六維力矩傳感器主要研究單位有美國DRAPER實驗室、斯坦福研究所、JPL實驗室、IBM公司和日本的日立公司、東京大學等，龍頭公司以美國ATI為主。

智研咨詢測算，海外進口拋光打磨機器人產品數(shù)量占總裝機量比例約為55.9%，但近年來這一比例一直呈下降趨勢。國內廠商憑借價格優(yōu)勢，以及研發(fā)創(chuàng)新，正逐漸獲得市場話語權。

國內企業(yè)正崛起

目前國內企業(yè)也正在逐步崛起。其中，華力創(chuàng)科學基于光學的力/力矩傳感技術，研發(fā)的Photon系列智能力傳感器，包括六軸力傳感器，單軸和三軸傳感器，均可實現(xiàn)量產。

Photon力傳感器