传感器，被誉为“万物互联之眼”。具有精确测量压力、温度、浓度等物理量的能力，使其成为数据采集的起点。

传感器的工作原理在于通过敏感元件及转换元件捕捉特定的被测信号，然后按照一定规律将这些信号转换成可识别、可传输的“可用信号”，以满足后续的信息处理、记录、显示和控制等需求。

力矩传感器是众多传感器中的一种，专门用于测量物体所承受的力矩或扭矩。

其工作原理在于通过测量传感器上的电信号或数字信号的大小，来推断出力或力矩的实际大小。

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根据测量方向的不同，力传感器可以分为一维和多维两大类，其中多维又包括三维、六维等不同维度。

简单来说，任何力在空间坐标系中都可以被分解为三个坐标轴方向上的分力和围绕这些坐标轴的转矩，即六个维度上的分量。

多维力传感器，特别是六维力矩传感器，作为实现机器人主动柔顺控制的核心器件，能够提供更为全面的力觉信息。这使得机器人能够执行更为复杂、精细的任务，同时提高其灵活性和稳定性。

六维力矩传感器是力矩传感器中维度最高的一种，它能够同时测量三个正交方向上的力和三个正交方向上的力矩。无论待测力的方向如何变化，或者作用点是否偏离标定参考点，六维力传感器都能准确地完成测量任务。

六维力矩传感器的技术难度大，行业壁垒高，涵盖了多个技术领域。

除了形态多样外，其研发过程中还需要面对诸多挑战，如明显的非线性力学特征、多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰等问题。

此外，数据处理的实时性、加载标定的复杂性也是研发过程中需要解决的难题。因此，六维力矩传感器的技术壁垒主要集中在结构解耦设计、解耦算法以及标定与校准等方面。

六维力传感器不仅具备精确测量力值的能力，还能实时监测弯矩，从而有效防止因弯矩超载而造成的传感器损坏。此外，它还能利用弯矩数据进行末端执行器的姿态反馈控制，实现更精细的操作。

在需要精确测量的场景中，六维力矩传感器无疑是最佳选择。不过，如果力的方向和作用点都是固定的，那么一维力传感器便足以满足需求。

当力的方向随机变化，但作用点保持不变且与传感器的标定参考点重合时，三维力传感器则成为更合适的选择。

这样，根据不同的应用场景和需求，我们可以灵活选择不同类型的力传感器，以实现最佳的测量效果。

特斯拉人形机器人关节所用传感器示意图：

资料来源：tesladay

六维力矩传感器因其多元的工业应用场景而备受关注，这些场景主要涵盖了打磨、精密装配、医疗、特种作业、测试等多个领域，特别是在需要接触操作和多维力感知的场合中，六维力矩传感器发挥着不可或缺的作用。

在机器人领域，六维力矩传感器的应用尤为广泛，被视为该领域的核心器件之一。

目前国产六维力矩传感器与外资主流传感器在性能方面仍存在一定差距，主要表现在灵敏度、串扰、抗过载能力以及维间耦合误差等方面。

随着国内技术的不断进步和市场需求的持续增长，六维力矩传感器的市场规模有望不断扩大。虽然当前市场规模尚小，但其未来的成长性却备受期待。

在全球六维力传感器领域，欧美企业因起步较早而拥有显著的先发优势，中国大陆的企业也正在加快布局这一领域。

一些知名的外资企业，如ATI、SCHUNK、Robotiq和OnRobot等，在六维力传感器领域的布局已久，其中美国的ATI公司更是全球领先，其产品在六维力传感领域应用广泛。

随着工业机器人和汽车等行业的快速发展，我国对六维力传感器的需求也在迅速增长，本土企业加快了在这一领域的布局，不过目前真正实现批量产业化的本土供应商还相对较少。

根据高工机器人基于2022年市场销量的统计，ATI、宇立仪器、坤维科技和鑫精诚等公司位列第一梯队。此外，东华测试和柯力传感等公司也在积极布局六维力矩传感器领域。

六维力矩传感器部分代表厂商梳理：

资料来源：各公司官网、行行查

据高工机器人数据揭示，2022年中国六维力/力矩传感器的市场表现强劲，销量达到了8360套，同比增长率高达57.97%。其中，机器人行业的销量占据了半壁江山，共计4840套，同比增长更是达到了62.58%。在市场规模方面，2022年国内六维力/力矩传感器的总市场规模达到了2.39亿元，而机器人领工域的六维力/力矩传感器市场规模则独占鳌头，达到了1.56亿元。

六维力/力矩传感器的市场前景被普遍看好。预计到2027年，该市场的规模有望突破15亿元大关，期间的复合增长率高达45%。尽管目前六维力/力矩传感器的市场规模相对较小，尚未形成规模效应，但考虑到其高技术壁垒及高价值量的特点，以及协作机器人、人形机器人等新兴市场对多维高精度力传感器需求的不断增长，六维力传感器的长期市场规模有望持续放大。

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