2025六维力传感器技术壁垒、产业链、市场空间及竞争格局分析报告（28页）.pdf

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1、 2025 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1.六维力传感器六维力传感器.4 1.1.技术壁垒.8 1.2.产业链.11 1.3.应变片生产环节.16 2.市场空间与竞争格局市场空间与竞争格局.19 图表目录图表目录 图图 1：六维力传感器示意图：六维力传感器示意图.4 图图 2：机器人执行器工作中力臂较大且随机变化：机器人执行器工作中力臂较大且随机变化.5 图图 3：优必选：优必选 Walker S1 使用六维力传感器使用六维力传感器.6 图图 4：优必选：优必选 Walker X 使用六维力传感器使用六维力传感器.6 图图 5：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图：六维力传感器在人形

2、机器人上的应用示意图.6 图图 6：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图 2.6 图图 7：不同原理六维力传感器比较：不同原理六维力传感器比较.7 图图 8：电阻应变式六维力传感器原理：电阻应变式六维力传感器原理.8 图图 9：一维情况下需要九个样本点：一维情况下需要九个样本点.9 图图 10：六维力传感器样本点示意图：六维力传感器样本点示意图.9 图图 11：串扰测试的示意表：串扰测试的示意表.10 图图 12：精度与准度：精度与准度.11 图图 13：传感器系统构成：传感器系统构成.12 图图 14：应变片组成（左）和实物（右）：应变片组成（左）和

3、实物（右）.12 图图 15：惠斯通电桥：惠斯通电桥.13 图图 16：从左往右依次是四分之一桥、半桥、全桥：从左往右依次是四分之一桥、半桥、全桥.14 图图 17：应变片型号及主要规格：应变片型号及主要规格.14 图图 18：横梁结构：横梁结构.15 图图 19：平行结构：平行结构.15 图图 20：应变片式传感器的生产工艺流程：应变片式传感器的生产工艺流程.16 图图 21：传感器产业链：传感器产业链.16 图图 22：Vishay 应变片产品种类应变片产品种类.17 图图 23：Vishay 部分产品销售情况部分产品销售情况.17 图图 24：HBM 应变片产品种类应变片产品种类.18

4、图图 25：NMB 的应变片产品参数的应变片产品参数.18 图图 26：中航电测的应变片产品参数：中航电测的应变片产品参数.19 图图 27：2017-2022 年中国六维力年中国六维力/力矩传感器在机器人行业的市场销量（单位：套）力矩传感器在机器人行业的市场销量（单位：套）.20 图图 28：2017-2022 年中国六维力年中国六维力/力矩传感器在机器人行业的市场规模（单位：百万元）力矩传感器在机器人行业的市场规模（单位：百万元）.20 图图 29：全球六维力：全球六维力/力矩部分厂商力矩部分厂商.21 图图 30：2023 年全球六维力传感器市占率年全球六维力传感器市占率.21 图图 3

5、1：2023 年中国六维力传感器市场份额年中国六维力传感器市场份额.22 图图 32：宇立仪器的合作伙伴：宇立仪器的合作伙伴.23 图图 33：坤维科技达到：坤维科技达到 0.05%FS.23 图图 34：坤维科技的合作伙伴：坤维科技的合作伙伴.24 图图 35：鑫精诚传感器：鑫精诚传感器.25 图图 36：鑫精诚：鑫精诚 MEMS 六维力传感器六维力传感器.25 图图 37：海伯森部分六维力传感器参数示意图：海伯森部分六维力传感器参数示意图.26 图图 38：公司的应变式传感器：公司的应变式传感器.27 表表 1：不同类型六维力：不同类型六维力/力矩传感器原理、特点、优劣势及代表企业力矩传感

6、器原理、特点、优劣势及代表企业.7 1.六维力传感器六维力传感器 机器人力控方案主要分为三类：电流环力控、被动力控（弹性体）和力矩机器人力控方案主要分为三类：电流环力控、被动力控（弹性体）和力矩/力传感器力传感器力控。在各类方案中，力传感器力控被认为是在人形、协作机器人上应用的最佳方力控。在各类方案中，力传感器力控被认为是在人形、协作机器人上应用的最佳方案。案。在指定的直角坐标系内，传感器如果能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三在指定的直角坐标系内，传感器如果能同时测量沿三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，这类力觉传感器个坐标轴方向的力矩，这类力觉传感器被称为被称为六维力传感器，或者六

7、轴力传感器六维力传感器，或者六轴力传感器、六维力矩传感器六维力矩传感器。最常见的是一维、三维和六维力传感器，二维和五维的力觉传感器较少。六维力传感器也是维度最高的力觉传感器，它能给出最为全面的力觉信息。六维力测量的需求最早来自航空航天飞行器研究领域，随着敏感元器件技术的发展，六维力传感器也应运而生，后来逐渐应用到汽车测试、生物力学和机器人等众多科技领域。图图 1：六维力传感器示意图六维力传感器示意图 数据来源：海伯森，东北证券 如果力的方向和作用点是固定的，可以选择用一维力传感器进行测量。如果力的方向随机变化，但力的作用点保持不变，并且与传感器的标定参考点重合，可以用三维力传感器，因为被测量的

8、力可以分解为三维力传感器标定坐标系下的三个正交分量，三维力传感器的三个测量单元可以分别对其一一测量。如果力的方向和作用点如果力的方向和作用点都在三维空间内随机变化，此时应该选择用六维力传感器进行测量都在三维空间内随机变化，此时应该选择用六维力传感器进行测量，因为空间中任意作用点上的力可以在六维力传感器的标定坐标系内，分解为沿标定坐标轴的三方向分力和绕标定坐标轴的三方向力矩。机器人末端关节上使用的六维力传感器一般还要连接一个执行机构，比如是打磨头、夹爪等，执行器工作过程中的力臂在几十到两三百 mm 之间，力臂较大且随机变化。因此机器人上的力觉传感器一般采用六维力传感器。图图 2：机器人执行器工作

9、中力臂较大且随机变化：机器人执行器工作中力臂较大且随机变化 数据来源：坤维科技，东北证券 机器人六维力传感器在人形机器人中的应用场景包括力控、摆动稳定控制、安全控制。六维力传感器可提升人形机器人手部操作的精细化与柔性化程度以及脚部行走的稳定性。目前，业内对实现目前，业内对实现并并提升人形机器人柔顺控制的提升人形机器人柔顺控制的观点观点，是将六维力传感器安装在人，是将六维力传感器安装在人形机器人的手腕、脚踝和灵巧手等部位，让其持续检测人形机器人与环境之间的多形机器人的手腕、脚踝和灵巧手等部位，让其持续检测人形机器人与环境之间的多维交互力和力矩，并最终在运控规划、姿态调整、力度感知等功能中起到重要

10、作用。维交互力和力矩，并最终在运控规划、姿态调整、力度感知等功能中起到重要作用。例如，优必选为人形机器人产品在手腕和脚踝处配置了 4 个六维力/力矩传感器。根据优必选的招股书，优必选选用的六维力传感器的单价可超过 15000 元。图图 3：优必选：优必选 Walker S1 使用六维力传感器使用六维力传感器 图图 4：优必选：优必选 Walker X 使用六维力传感器使用六维力传感器 数据来源：优必选，东北证券 数据来源：优必选，东北证券 图图 5：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图 图图 6：六维力传感器在人形机器人上的应用示意图：六维力传感器在人

11、形机器人上的应用示意图 2 数据来源：蓝点触控，东北证券 数据来源：海伯森，东北证券 根据传感元件的不同，六维力传感器主要分为应变片式、光学式、压电根据传感元件的不同，六维力传感器主要分为应变片式、光学式、压电/电容式。电容式。目前市场应用的大部分均基于应变式，其使用量约占力传感器总量的八成左右。应变片式的工艺主要有金属应变片应变片式的工艺主要有金属应变片以及硅应变片以及硅应变片。金属应变片金属应变片需要依赖人工贴片，需要依赖人工贴片，在市场在市场容量尚未爆发的情况容量尚未爆发的情况下下，金属应变片方案，金属应变片方案相较于硅应变片方案的相较于硅应变片方案的成本较低，成本较低，但；但；硅应变片

12、近年来技术不断成熟，整体成本呈现下降趋势硅应变片近年来技术不断成熟，整体成本呈现下降趋势，在大批量市场化情况，在大批量市场化情况下或能有更强的规模效应下或能有更强的规模效应。基于光学、压电/电容式的传感器在下游尚未得到广泛应用。电容传感器成本相对较低，但其他性能方面落后于压电式。表表 1：不同类型六维力：不同类型六维力/力矩传感器原理、特点、优劣势及代表企业力矩传感器原理、特点、优劣势及代表企业 传感元件类传感元件类型型 原理及特点原理及特点 优点优点 缺点缺点 代表企业代表企业 应变片式应变片式 通常采用的是硅应 变 片 或 金 属箔，本质是材料本身发生形变进而转化为阻值变化 精度高、技术成

13、熟；测量范围广、成本低；频响特性好 生产工艺复杂；金属箔式应变计输出微弱 ATI、宇立仪器、坤维科技、鑫精诚、蓝点触控、海伯森、神源生智能、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、埃力智能、ME-Mesysteme GmbH 等 光学式光学式 通过光纤、光栅反映形变，再转化成力 可靠性高；测量范围广；抗电磁干扰能力强 对测试环境要求高；刚性偏弱 OnRobot、松果体、华力创等 压电压电/电容式电容式 电容式通过极距的变化导致电压变化，压电则是通过形变改变电荷 高灵敏度和高分辨率；频率范围宽，结构简单；环境适用性强 调理电路复杂；信号漂移难以抑制 Robotiq、R

14、obotous、WACOH-TECH、Kistler 等 数据来源：高工机器人产业研究所（GGII），东北证券 经过对稳定性、刚度、动态特性、成本与信噪比五个维度进行比较，硅应变传感器和金属箔传感器之间，硅应变片在稳定性、信噪比以及动态特性方面要更优，两者刚度上相差不多，但现阶段金属箔的成本要优于硅应变片；电容传感器和压电传感器之间，电容传感器成本最优，其他几项弱于压电传感器；光学传感器在动态特性方面具有优势。图图 7：不同原理六维力传感器比较：不同原理六维力传感器比较 数据来源：ATI，东北证券 图图 8：电阻应变式六维力传感器原理：电阻应变式六维力传感器原理 数据来源：海伯森，东北证券 1

15、.1.技术壁垒 六维力传感器的技术壁垒主要在于解耦算法、结构六维力传感器的技术壁垒主要在于解耦算法、结构解耦解耦设计、设计、标定标定校准校准等环节等环节。1、解耦和补偿算法。六维传感器的静态和动态解耦算法以及动态补偿算法为一大解耦和补偿算法。六维传感器的静态和动态解耦算法以及动态补偿算法为一大难点。难点。由于传感器结构本身引入的耦合、机械加工误差、应变片粘贴误差等原因，会产生传感器的维间耦合，又分为静态耦合和动态耦合，维间耦合是限制多维力传感器的最大障碍。实际应用中，传感器在测量某一方向力时，其他方向也会产生相应形变（耦合效应），这就需要通过算法解耦，将多个传感器的信号反推回去，准确确定每个方

16、向上的真实压力。随着轴的数量增加，解耦难度也随之增大。消除或者减少维间耦合需要通过解耦算法来实现，具体包括最小二乘法、神经网络法等。一般对传感器输出信号进行静态解耦，再进行动态解耦，此外还要对传感器的输出信号进行修正，即对解耦后的信号进行动态补偿。2、结构设计，具体又包括弹性体结构设计和应变片粘贴位置。结构设计，具体又包括弹性体结构设计和应变片粘贴位置。电阻应变式传感器主要由电阻应变片、弹性体以及测量电路组成。其中最核心的元件是弹性体，利用弹性体来感知作用在装置上的力/力矩，所以对于弹性体的优化设计直接关系传感器的性能，弹性体材料和结构尺寸变化都会对传感器性能产生一定影响。应用比较广泛的弹性体

17、结构主要有一体化结构和 Stewart 并联结构两种，其中一体化结构又包括竖梁式、横梁式、十字梁式、圆柱式等。应变片的粘贴位置也会对传感器的精度产生影响。例如目前已较成熟的十字梁型弹性体结构，这种弹性体结构包括了四个主梁、八个浮动梁、中心台、轮缘等。在每个主梁的正反面及两个侧面各贴有一个或两个应变片，共 24 个应变片，由于六维力传感器弹性体尺寸较小，贴片位置有限，应变片尺寸受到加工工艺的约束，并且应变片的粘贴为纯手工粘贴，不可避免会有误差，进而对传感器精度产生影响。3、标定标定校准校准。“标定标定”是建立传感器原始信号和受力之间的映射关系，是传感器研发是建立传感器原始信号和受力之间的映射关系

18、，是传感器研发过程的核心环节。过程的核心环节。标定指的是通过加载理论值的载荷，并同时记录传感器输出的对应的原始信号的方式，获得六维力传感器内部算法的各个参数。也就是建立传感器原始信号和受力之间的映射关系。标定的作用是获得传感器的固件参数。对于六维力传感器而言，标定需要同时考虑六个维度，采用三个方向的力和三个方向的力矩同时加载的方式，叫六维联合加载标定。例如一维力传感器，在 X 轴方向按25%FS、50%FS、75%FS 和100%FS 四个阶梯对传感器进行精确加载标定只需要 9 个样本点来标定，而六维力传感器的样本空间包含 531441（9 的 6 次方）个样本点。这种六维联合加载标定的优势在

19、于：1）交叉样本点可以使传感器的受力情况模拟得非常接近真实的使用情况；2）便于考察传感器在多维载荷同时作用下的非线性力学特性，可以有效改善传感器结构的设计；3）基于传感器的非线性力学特性做的标定，可以大幅优化解耦算法的数学模型。六维力传感器在承受多个维度的力的同时作用时，非线性特性非常显著，六个维度的线性模型叠加无法精准描述这种非线性效应，只有使用六维联合加载设备才能标定出高精准度的六维力传感器，通过对交叉样本点的加载标定来体现出传感器的非线性效应，再对解耦算法进行数学处理，再精确拟合模型参数，来标定出高准度的六维力传感器。图图 9：一维情况下需要九个样本点一维情况下需要九个样本点 图图 10

20、：六维力传感器样本点示意图六维力传感器样本点示意图 数据来源：坤维科技，东北证券 数据来源：坤维科技，东北证券 六维联合加载设备能够实现高精度六维力传感器标定和检测。六维联合加载设备能够实现高精度六维力传感器标定和检测。六维联合加载设备可以对力觉传感器实现正交三个方向力和三个方向力矩的同时精确加载，有助于传感器实现较高的精度和准度。六维联合加载设备目前还没有标准产品可以直接采购，一般都是由六维力传感器的厂商自行研制，而六维联合加载设备的研发涉及到空间光学定位、载荷位移补偿、机电一体化等多项综合技术。而若需要评价而若需要评价六维力传感器六维力传感器的优劣，也的优劣，也有一系列参数值得关注，例如灵

21、敏度、串扰、有一系列参数值得关注，例如灵敏度、串扰、精度、精度、准度、准度、非线性、迟滞、零点、分辨率、过载能力、温漂、动态响应能力等。非线性、迟滞、零点、分辨率、过载能力、温漂、动态响应能力等。灵敏度：灵敏度：灵敏度决定了传感器对力和力矩变化的响应程度。高灵敏度的传感器可以更准确地检测到微小的力变化，这对于需要精细操作的任务非常重要。串扰串扰（crosstalk）：串扰指标用来衡量多维力传感器各测量方向间的耦合影响，可以反映测量误差水平。低串扰可以减少不同测量方向之间的相互干扰，提高测量的准确性。串扰指标可以大概描述出产品的耦合干扰情况，为了准确描述测量误差水平，可以使用精度和准度指标。图图

22、 11：串扰测试的示意表：串扰测试的示意表 数据来源：坤维科技，东北证券 精度：精度：精度反映了传感器测量结果的准确性。它包括了测量结果的重复性和与理论值的接近程度。高精度的传感器可以提供更可靠的数据，从而提高机器人操作的准确性。精度的标定方法是在相同的环境条件下，在额定载荷范围内，多次多方向联合加载重复的相同一组载荷，计算得到测量值的标准差再除以量程。准度：准度：衡量的是测量结果与理论真值间的偏离程度。准度的标定方法是对传感器进行多次多方向联合加载，计算得到的传感器测量值与所加载荷理论值之间的标准差再除以量程。本报告来源于三个皮匠报告站（）,由用户Id:879635下载,文档Id:61933

23、5,下载日期:2025-03-28图图 12：精度与准度：精度与准度 数据来源：坤维科技，东北证券 非线性：非线性：力传感器的非线性指的是力传感器输出信号与输入的实际力之间不是线性关系的一种特性。理想情况下，力传感器的输出信号与输入力成正比，即输出信号与输入力之间的关系可以用一条直线表示。但在实际应用中，由于各种原因(如材料的非线性、结构变形、电气特性变化等)，力传感器的输出信号往往不是严格的线性关系，这就形成了非线性误差。迟滞：迟滞：迟滞是指传感器在加载和卸载过程中输出信号的差异，它影响测量结果的一致性。零点：零点：零点稳定性是指在没有外力作用时传感器输出信号的稳定性，它影响传感器在长时间运

24、行中的可靠性。分辨率：分辨率：分辨率是传感器能够区分的最小力或力矩变化，高分辨率对于执行精细操作尤为重要。过载能力：过载能力：过载能力指传感器能够承受的最大力超过其额定量程的能力，而不会对传感器造成损坏。温漂：温漂：温度漂移是指由于温度变化引起的传感器输出信号的变化。低温漂可以保证传感器在不同温度环境下的稳定性。动态响应：动态响应：动态响应能力决定了传感器对快速变化的力和力矩的跟踪能力，这对于需要快速反应的应用场景非常重要。我们认为，在我们认为，在衡量衡量国产厂商的六维力传感器产品国产厂商的六维力传感器产品能力能力时，值得关注其在解耦算法、时，值得关注其在解耦算法、结构解耦设计、标定校准等环节

25、的技术实力，也应该从六维力传感器的产品端关注结构解耦设计、标定校准等环节的技术实力，也应该从六维力传感器的产品端关注灵敏度、串扰、精度、准度、非线性、迟滞、零点、分辨率、过载能力、温漂、动灵敏度、串扰、精度、准度、非线性、迟滞、零点、分辨率、过载能力、温漂、动态响应能力等参数。态响应能力等参数。1.2.产业链 一个完整的六维力传感器的传感器系统不只是机械结构框架，而是基于结构感知平台设计的一套完整的系统，包括传感器模块和数据采集电路模块。传感模块部分由六维力传感器弹性体和电阻应变电桥组成。数据采集模块由放大滤波模块、数据采集模块和 USB 接口模块组成。图图 13：传感器系统构成：传感器系统构

26、成 数据来源：新型六维力传感器设计及模拟研究，东北证券 拆解传感器的内部结构，应变片拆解传感器的内部结构，应变片和弹性体和弹性体在转换信息过程中起到重要作用。在转换信息过程中起到重要作用。1）应变片应变片 应变片的工作原理基于机械应变引起的电阻变化的概念。应变片通常由细线或箔组成，通常由铜等高导电材料制成，附着在柔性背衬材料上。当机械应变施加到应变片上时，线或金箔会发生变形，导致其长度和横截面积发生变化，而这种尺寸的改变导致线或箔的电阻发生相应的变化。具体而言，每个应变片均由柔性基板绝缘的金属箔组成，如下图所示，两根引线使电流通过压力表，当被测物体的表面拉伸或收缩时，电阻的变化就会被测量到。电

27、阻的变化与被测物体表面的长度变化成正比，通过等式（电阻变化量/原有电阻=应变片系数*拉伸长度）测量出电阻的变化。图图 14：应变片组成（左）和实物（右）：应变片组成（左）和实物（右）数据来源：HBM 官网，东北证券 应变片测量原理是构造惠斯顿电桥，将电阻变化转换为电压变化。惠斯通电桥是一种可以精确测量电阻的仪器。惠斯通电桥由四个电阻器（R1、R2、R3 和 R4）组成，它们以菱形连接，直流电源连接在电路的顶部和底部点（电路中的 C 和 D）之间。该电桥用于通过将未知电阻与已知电阻值进行比较来非常精确地找到未知电阻。当应变片因形变而导致电阻发生变化时，惠斯通电桥电路就不平衡，这种不平衡会产生一个

28、小的电输出信号，该信号与施加的应变成正比。按照应变片在惠斯通电桥使用的数量划分，一般可以将惠斯通电桥分为四分之一桥、半桥和全桥。四分之一桥：四分之一桥：四分之一桥是由一个应变片和三个固定电阻构成，主要用于测量单轴。该系统易于配置，因此广泛用于一般应力或应变测量。半桥：半桥：对于半桥系统，将 2 个应变片连接到电桥上，每个应变片连接到相邻或相对的电桥上，其他为固定电阻。其中一个应变片用作温度补偿的虚拟应变片，其中两个应变片都用作主动应变片。半桥系统用于消除目标应变以外的应变分量。全桥：全桥：全桥系统有 4 个应变片。该电路确保了应变片传感器的大输出，改善了温度补偿，消除了目标应变以外的应变分量。

29、全桥电路提供更高的灵敏度和最小的温度变化误差。图图 15：惠斯通电桥：惠斯通电桥 数据来源：HBM 官网，东北证券 图图 16：从左往右依次是四分之一桥、半桥、全桥：从左往右依次是四分之一桥、半桥、全桥 数据来源：HBM 官网，东北证券 应变片可分为金属式和半导体式两大类：1）金属式：丝式、箔式、薄膜式；2）半导体式：薄膜式、扩散式。根据基底材料不同又可分为纸基、胶基和金属片基等。丝式应变片：丝式应变片：将直径 0.0150.05mm、长度 0.2200mm 范围的金属丝，按图示形状弯曲后，用粘合剂粘贴在基底上而成。电阻丝两端焊有引出线，使用时只要将应变片贴于被测弹性体上，就可构成应变式传感器

30、。箔式应变片：箔式应变片：它的敏感栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成。箔栅厚度一般在 3m 至 10m 之间。与丝式应变片相比，箔式应变片表面积大，散热性好，允许通过较大的电流。由于箔式应变片很薄，因此具有较好的可挠性，灵敏度系数较高。箔式应变片还可以根据需要制成任意形状，适合批量生产。金属薄膜应变片：金属薄膜应变片：采用真空蒸镀或溅射等方法，在薄的基底材料上制成一层金属电阻材料薄膜，然后用蚀刻技术制成各种形状的栅，以形成应变片。薄膜厚度比箔栅还要薄，一般在 0.1m 以下，其灵敏系数比箔式还要高，允许电流密度大，工作温度范围较广。图图 17：应变片型号及主要规格：应变片型号及主要规格 数据来源：传

31、感器与现代检测技术，东北证券 2）弹性体弹性体 按照弹性体的形状，可分为横梁结构和平行结构。横梁结构：横梁结构：该结构的特点是一个形状像横杆的弹性元件，应变片放置在横梁和柔性支撑横梁上。外圈通常通过施加在内圈上的外力保持固定，从而导致变形。横梁结构紧凑，由于其整体结构提供了高刚度，但受到耦合效应的影响，制造起来具有挑战性。而且横梁结构的弹性体设计同样具备挑战性。这种结构传感器重复性较差，刚度和灵敏度达不到最优。另外该结构不具备过载保护能力，不适合重载工况和瞬间冲载荷高的工作环境。平行结构：平行结构：该结构是由一个上部平台和一个下部固定底座组成，由六个或多个带有球形接头的四肢连接。与横梁结构相比

32、，并联结构基于运动学和几何学解析找到柔度矩阵。图图 18：横梁结构：横梁结构 图图 19：平行结构：平行结构 数据来源：Six-Axis Force/Torque Sensors for Robotics Applications:A Review，东北证券 数据来源：Six-Axis Force/Torque Sensors for Robotics Applications:A Review，东北证券 从传感器的生产工艺流程可以看出，弹性体的制造加工和应变片的生产组装是两个较为重要的步骤。首先是应变片的生产。应变片涉及到的原材料包括钢材、铝材、箔材、电线电缆等，其中钢材、铝材以及电线电缆基

33、本能实现国内采购，但是箔材基于材料的特殊性，现在仍然以进口为主。其次是弹性体的制造。一般由传感器厂商采购上游钢材或铝材，按照传感器设计，将材料进行机械加工，成为满足应变测试用的弹性元件。因此，弹性体的供应商一般是传感器厂商。图图 20：应变片式传感器的生产工艺流程：应变片式传感器的生产工艺流程 数据来源：中航电测招股说明书，东北证券 图图 21：传感器产业链：传感器产业链 数据来源：中航电磁招股书，柯力传感招股书，东北证券 1.3.应变片生产环节 国外应变片生产技术较为领先，其中以美国 Vishay、德国 HBM、日本的 NMB 为代表性企业。国内厂商方面，中航电测是我国综合实力、产品品类相对

34、较强的应变片生产厂商，但在产品精度等性能方面与国际水平仍然有一定差异。Vishay：成立于 1962 年，总部位于美国宾夕法尼亚州，是世界最大的无源半导体器件、应变片及称重传感器的最大制造商之一，目前集团已经有 69 个制造基地，遍布全球 17 个国家。是国际公认的电阻箔技术、传感器和基于传感器的适用于特定工业应用系统方案的制造商。作为其四大运营事业部之一，Micro-Measurements(MM)致力于开发、生产和销售高精度应变测量产品，提供 Advanced Sensors(AS 应变片)、应力分析应变片和应变式传感器、应变片安装附件等。图图 22：Vishay 应变片产品应变片产品种类

35、种类 图图 23：Vishay 部分产品销部分产品销售情况售情况 数据来源：Vishay MM 官网，东北证券 数据来源：立创商城，东北证券 HBM：公司成立于 1950 年，公司总部位于德国达姆斯达特市，公司的创办人霍丁格先生是世界上应变测量的先驱之一。当前有 3 个生产基地以及遍布全世界范围内30 多个销售代理机构的跨国公司。公司的主要客户遍布全球，世界上很多著名的衡器及测量方面的公司都与公司有密切的合作关系。HBM 产品范围涵盖传感器、应变片、放大器、数据采集系统以及用于结构耐久性测试和分析的软件。作为全球领先的应变片制造商，HBM 的应变片种类繁多，适合多种不同的应力测试测量应用，有超

36、过 6000 种应变片可供选择。HBM 有超过 65 年的应变片设计和制造经验。图图 24：HBM 应变片产品种类应变片产品种类 数据来源：HBM 官网，东北证券 NMB：成立于 1951 年，总部位于日本东京，多年来美蓓亚已经形成了模具、轴承、电脑配件、精密电机、应变计、应变式传感器等多类产品系列。于 1994 年在中国投资设立了第一个独资生产基地-上海美蓓亚精密机电有限公司，截止至 2023年3 月，美蓓亚三美已在上海、苏州、珠海、青岛等地拥有了 16 家工厂和 2 个技术中心，销售分支机构遍布 17 个城市。2022 财年中国地区营业额 2259 亿日元，占集团总营业额 17.5%。图图

37、 25：NMB 的应变片产品参数的应变片产品参数 数据来源：NMB 官网，东北证券 中航电测：中航电测：公司在国内起步早、起点高，从事电测产品已有三十多年的历史，具有国际水平的设计能力、接近国际水平的工艺装备及工艺制造技术，常温电阻应变计技术指标已达到世界水平。公司具有应变计、传感器、系统结构、数据采集、信号处理、产品加工、特种工艺等一系列研发、设计及生产技术。箔材热处理技术：箔材热处理技术：公司的箔材热处理技术为自主研发，通过对热处理炉的结构改造，提高了炉腔内温度场均匀性和箔材性能的一致性，降低了应变计热输出的分散。加强处理炉的密封性，保证高温下处理箔材不受影响；采用了进口的温度控制仪，保温

38、温度精度在0.1。不锈钢传感器制造技术及负滞后应变计制作技术：不锈钢传感器制造技术及负滞后应变计制作技术：除美国 Vishay 测量集团及德国 HBM 公司外，公司为国内本土唯一可以批量生产高性能不锈钢传感器（采用沉淀硬化型不锈钢为原料）的企业。ZTC（温度零点）、（温度零点）、STC（温度灵敏度）补偿技术：（温度灵敏度）补偿技术：ZTC、STC 是传感器温度性能的主要指标，该性能的检测、补偿需要较高的温度基准、力值基准、以及稳定的检测作保证，公司的这些基准在同行业中属于领先水平。贴片技术：贴片技术：目前公司所掌握的贴片技术主要的工艺参数，已经固化到批量生产工艺中，批量生产的传感器已完全具备

39、OIMLC3 级的能力,小批量可以达到 C4 级的能力。图图 26：中航电测的应变片产品参数：中航电测的应变片产品参数 数据来源：中航电测官网，东北证券 2.市场空间与竞争格局市场空间与竞争格局 六维力传感器作为机器人的重要零部件，其市场空间将充分受益于机器人行业的扩六维力传感器作为机器人的重要零部件，其市场空间将充分受益于机器人行业的扩容。容。根据 GGII 数据，2022 年中国市场六维力/力矩传感器销量达 8360 套，同比+57.97%，其中机器人行业销量 4840 套，同比+62.58%，GGII 预测到 2027 年中国市场六维力/力矩传感器销量有望突破 84000 套，其中机器人

40、行业销量有望突破42000 套；2022 年中国六维力/力矩传感器市场规模 2.39 亿元，同比+52.04%，其中机器人行业六维力/力矩传感器市场规模 1.56 亿元，同比+54.35%，GGII 预测 2027年中国六维力/力矩传感器市场规模有望超 15 亿元。图图 27：2017-2022 年中国六维力年中国六维力/力矩传感器在机器人行业的市场销量（单位：套）力矩传感器在机器人行业的市场销量（单位：套）数据来源：高工机器人产业研究所（GGII），东北证券 图图 28：2017-2022 年中国六维力年中国六维力/力矩传感器在机器人行业的市场规模（单位：百万力矩传感器在机器人行业的市场规模

41、（单位：百万元）元）数据来源：高工机器人产业研究所（GGII），东北证券 图图 29：全球六维力：全球六维力/力矩部分厂商力矩部分厂商 数据来源：高工机器人产业研究所（GGII），东北证券 从 2023 年全球的六维力传感器竞争格局来看，ATI 占据最多的市场份额。国产厂商如宇立仪器也占有一定份额。图图 30：2023 年全球六维力传感器市占率年全球六维力传感器市占率 数据来源：QYResearch，东北证券 六维力矩传感器从应变片生产、弹性体设计、参数标定等一系列环节都需要较高的技术工艺，国外的 ATI、ME、Bota Systems AG 等公司在该行业已经深耕多年，具有大量程、高精度、高

42、准度等性能优势。我国虽然在六维力传感器领域起步较晚，但当前涌现出较多企业正积极入局。从从 2023年中国六维力传感器的竞争格局来看，年中国六维力传感器的竞争格局来看，宇立仪器、蓝点触控、坤维科技宇立仪器、蓝点触控、坤维科技等优秀企业已经占据一定的市场份额，柯力传感、等优秀企业已经占据一定的市场份额，柯力传感、凌云股份等上市公司也加速入局。凌云股份等上市公司也加速入局。图图 31：2023 年中国六维力传感器市场份额年中国六维力传感器市场份额 数据来源：中商产业研究院，东北证券 宇立仪器（非上市公司）宇立仪器（非上市公司）：SRI 宇立仪器的客户涵盖汽车安全、汽车耐久、机器人自动化和医疗等领域，

43、包括全球大部分汽车企业、美敦力(Medtronic)、ABB、KUKA、YASKAWA、富士康、Kistler、Magna、以及清华、北大、哈工大、北理工、中科院、帝国理工、东京大学、密歇根大学、米兰理工、新加坡国立大学、卡内基梅隆大学等全球各大高校、研究所等。图图 32：宇立仪器的合作伙伴：宇立仪器的合作伙伴 数据来源：宇立仪器，东北证券 坤维科技坤维科技（非上市公司）（非上市公司）：常州坤维传感科技有限公司成立于 2018 年，是一家致力于提供高精度力觉传感器(六轴力传感器)及力控解决方案的企业。公司主营智能力觉传感器的研发、制造、销售、及技术推广，开发面向机器人及其他智能装备行业的力觉传

44、感器产品，为机器人及其它智能装备、工业过程监控、产品质量检测、科研测试测量等领域提供力觉测量解决方案及相关产品。图图 33：坤维科技达到：坤维科技达到 0.05%FS 数据来源：坤维科技，东北证券 图图 34：坤维科技的合作伙伴：坤维科技的合作伙伴 数据来源：坤维科技，东北证券 根据瀚川智能公告可知，瀚川智能的全资子公司苏州瀚海皓星投资管理公司于 2020年 12 月投资了坤维科技。鑫精诚鑫精诚（非上市公司）（非上市公司）：公司在六维力传感器技术路线布局上涵盖了电阻应变式、电容式、MEMS 式和压电式四种原理，能够根据不同原理的优势为客户提供最优解决方案。在 2024 年，其六维力传感器产品出

45、货量超过 6000 只。当前市场较多采用应变式传感器，鑫精诚是国内少数进行 MEMS 六维力传感器研发的企业。相较于传统的应变式传感器，MEMS 传感器基于硅应变原理，采用微熔制造工艺，可实现全自动化生产。相比应变式传感器，MEMS 六维力传感器基于硅应变原理，采用微熔制造工艺，可实现全自动化生产，同时稳定性和一致性也能大幅提高。鑫精诚传感器自 2021 年起，开始投入资金研发基于 MEMS 原理的六维力传感器。根据公开报道，鑫精诚基于 MEMS 原理的六维力传感器自动化产线 2025年将正式投产。同时，鑫精诚传感器还成功攻克了传感器标定精度提升与标定设备复杂度、标定成本控制及标定工时优化相互

46、之间矛盾的难题，即将实现全自动化批量生产，确保产品高稳定性与一致性。根据高工机器人等的公开报道，2025 年 1 月，深圳市鑫精诚传感技术有限公司（以下简称“鑫精诚传感器”）宣布完成首轮融资，融资金额近亿元。此次融资资金将主要用于全球首条基于“MEMS 原理”的六维力传感器自动化产线建设与投产、新产品研发投入、各类中试实验室建设等领域。MEMS 传感器已取得阶段性成果，预计将于 2025 年 6 月正式推向市场。图图 35：鑫精诚传感器：鑫精诚传感器 图图 36：鑫精诚：鑫精诚 MEMS 六维力传感器六维力传感器 数据来源：高工机器人，东北证券 数据来源：高工机器人东北证券 海伯森海伯森（非上

47、市公司）（非上市公司）：海伯森是一家具有跨专业领域综合研发实力的国产高端工业传感器一线企业，海伯森已入选为国家级高新技术企业和深圳市专精特新企业，并顺利通过了 ISO9001 质量管理体系认证和 ISO14001 环境管理体系认证，截至目前，公司已累计获得产品自主知识产权 70+项。成立至今，公司始终专注工业传感技术的创新，并在光学精密测量、工业 2D/3D 检测、机器人智能应用等领域形成了成熟的产品矩阵，主营产品包括 3D 闪测传感器、3D 线光谱共焦传感器、点光谱共焦位移传感器、超高速工业相机和六维力传感器等。根据公开信息，汉宇集团投资参股了海伯森技术(深圳)有限公司。图图 37：海伯森部

48、分六维力传感器参数示意图：海伯森部分六维力传感器参数示意图 数据来源：海伯森，东北证券 柯力传感柯力传感：柯力传感自 1995 年成立以来，一直致力于应变式传感器、仪表和物联网系统等领域的研发、制造和销售，是一家国家级重点高新技术企业，是国内最重要的称重元件制造和销售企业之一。作为国内应变式传感器的领军企业，公司的主营业务涵盖了应变式传感器、仪表的研制、生产和销售，以及系统集成和各种先进系统和服务的提供，如不停车检测系统、无人值守一卡通智能称重系统、制造业人工智能系统、企业数字化建设软件开发服务、移动资产管理系统和物流分拣系统等。柯力传感在六维力/力矩传感器方面，已完成人形机器人手腕、脚腕，工

49、业臂、协作臂末端的产品系列开发，掌握了结构解耦、算法解耦、高速采样通讯等技术要点，并已给多家国内协作机器人、人形机器人客户送样。公司将继续投入研发力量，向微型、高频响应、MEMS 硅基、力控算法集成等方向进行突破。触觉传感器已启动 与多家企业、院校的合作，同时以自研模式进行研发，目前尚处于研发验证阶段。图图 38：公司的应变式传感器：公司的应变式传感器 数据来源：柯力传感官网，东北证券 凌云股份凌云股份：凌云股份是北方凌云工业集团有限公司所属的汽车零部件专业上市公司，下辖 37 家全资及控股子公司、3 家参股公司，分布于德国、墨西哥、印尼以及国内 30 多个省市和地区，其中与瑞士、美国、德国、

50、韩国等合资成立 15 家中外合资公司。公司主导产品有车身安全结构产品、新能源车 电池产品、汽车管路系统等，公司积极布局新能源电池管理系统及封装系统、汽车流体控制系统、汽车热管理系统、汽车线控转向系统及智能制造工程等。此外，公司在六维力传感器方面也展开布局。根据公开信息披露，公司作为牵头单位联合中国科学院合肥物质科学研究院和中兵智能创新研究院以“低成本高精度智能化人形机器人力感知关键技术及制造方法研究”项目，联合揭榜国家工信部 2023 年未来产业人形机器人方向力传感器创新任务。根据工信部公告内容，人形机器人揭榜挂帅任务榜单 对于力传感器的揭榜任务是：面向人形机器人准确获取驱动关节和肢体末端触感力学信号的需求，突破稳定可靠的力传感器结构设计与制造、智能化信号处理与分析、多信息智能识别与模型分析等关键技术；研制系列化、高性能、低成本、智能化的新型力传感器；发展低成本、规模化的传感器生产制造方法，推动新型力传感器在人形机器人上的产业化应用；人形机器人揭榜挂帅任务榜单对于力传感器的预期目标是：到 2025 年，完成人形机器人系列化力传感器的设计与制造，满足驱动关节、手指、足底等肢体末端力测量需要，并在人形机器人上开展实际应用。传感器采用低成本、高性能的设计，精度达到 0.5%FS，响应时间优于 0.03s，具有智能信息采集与处理能力，提升力传感器的智能化水平。