198亿，国产化率近80%，机器人带火的这条传感器赛道正处风口！（全面分析）
作为信息科技的基石，传感器技术在当下显得愈发重要。近几年国产智能传感器产业日益受到重视，各领域不断有政策出台和资金涌入，而智能驾驶、人形机器人、AI、大模型等科技浪潮，也使MEMS惯性传感器、六维力传感器、磁传感器、CMOS图像传感器、激光雷达、毫米波雷达等多条传感器赛道，获得市场的广泛关注。
进入2023年末，机器人热潮仍不减，多家机器人概念股在11月更是掀起涨停潮，其中，机器人力传感器概念备受关注，中国A股少数的力传感器企业——柯力传感，股票几度涨停，均与机器人力传感器概念相关，市场渴望国产机器人六维力传感器上市企业。
力传感器是机器人主动柔顺控制必不可少的部件，它直接影响着机器人的力控制性能。而在机器人力控解决方案中，六维力传感器是目前应用最为广泛的力觉传感器，随着人形机器人的逐步放量，力传感器和六维力矩传感器有望快速增长。
目前，中国A股极少力传感器及六维力传感器企业，这条传感器赛道正在引起资本关注，引来赛道发展的春天。譬如，多家国产六维力传感器领先企业分别获得数千万元融资，对企业技术研发、市场扩展起到促进作用。
那么，力传感器是怎样的传感器，是如何分类的，目前应用最为广泛的力传感器又是哪一种，力传感器产业链下游的应用都有哪些，市场规模有多大，竞争格局是怎样的，相关公司又有哪些，下文将全面介绍国产力传感器产业情况。
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一、力传感器概述 1.力传感器 2.力传感器分类 （1）根据测量原理 （2）根据测力维数 （3）根据输出方式 （4）根据力的种类 二、六维力传感器 1.六维力传感器是维度最高的力觉传感器，它能给出最为全面精准的力觉信息 2.六维力/力矩传感器的研发难度非常大 3.六维力传感器发展历程 4.六维力传感器在不同领域的应用 （1）汽车领域 （2）航空航天领域 （3）医疗手术和康复领域 5.六维力/力矩传感器是机器人实现柔顺化、智能化操作的关键传感设备 三、力传感器产业链 1.上游：力传感器核心零部件 （1）应变片 （2）弹性体 2.力传感器的生产工艺 3.下游应用：下游应用领域广泛，根据需求选择相应准度 四、力传感器市场规模及空间 1.力传感器市场规模达198.49亿元 2.六维力传感器市场规模约为1.7亿元 （1）预计2026年协作机器人领域的六维力传感器市场规模将达6亿元 （2）人形机器人需要4个六维力传感器，分布在腕部和踝部 五、力传感器竞争格局 1.从市场竞争格局来看，传感器国产化率已达40%，六维力传感器国产化近80% 2.性能对标国际龙头，价格优势推动国产替代 3.国内企业在技术、品牌方面与外企仍有差距 （1）技术壁垒 （2）品牌壁垒 4.但国内企业亦具备人力成本、政府扶持等优势 （1）人力成本 （2）政策扶持 六、力传感器相关公司 1.国际 （1）美国ATI （2）丹麦OnRobot 2.国内 （1）宇立仪器 （2）坤维科技 （3）鑫精诚 （4）蓝点触控 （5）海伯森技术 （6）昊志机电 （7）柯力传感 （8）汉威科技 七、参考研报
本文主要内容来自慧博咨询，部分内容略有增删。
一、力传感器概述
1.力传感器
力觉传感器，顾名思义就是感知并度量力的传感器。力传感器是机械、电子、算法、计量融合的复杂交叉学科，技术壁垒较高。多维力传感器能够实现更精细的工作需求，在机械加工，如磨削，去毛刺，打磨和抛光等环节中，如果让机器人来完成这些工作曾经是非常复杂的，需要根据空间体积进行大量的编程，而且也需要花费大量时间来进行纠错。
但是集成了多维力觉传感器后，利用传感器的路径记录功能，操作员可以简单地抓住臂端装置并进行预期的移动。传感器记录操作员施加的力和方向，之后机器人就可以重复操作员的动作。这将极大地提高工作效率，同时将有助于保障操作工人的安全。
2.力传感器分类
力传感器分类方式众多，可根据以下方式分类：①测量原理：可分为应变式、压电式、电容式、光学式等；②测力维数：可分为1-6维力传感器，其中以一维、三维、六维力传感器最为常见；③输出方式：可分为vwin 传感器和数字传感器；④力的种类：可分为压力传感器、称重传感器、力矩传感器等。
（1）根据测量原理
根据测量时利用的不同物理原理，力传感器可分为应变式、压电式、电容式、光学式。
（2）根据测力维数
根据测力的维数，力传感器可以分为一维到六维传感器。从主流的力传感器的测量维度来看，一维、三维、六维力传感器是较常见的产品，二、五维力传感器较少见。
（3）根据输出方式
根据输出方式的不同，可分为模拟传感器和数字传感器。
（4）根据力的种类
根据所测力的种类，力传感器可分为压力传感器、称重传感器、力矩传感器等。
二、六维力传感器
1.六维力传感器是维度最高的力觉传感器，它能给出最为全面精准的力觉信息
六维力传感器，又叫六维力/力矩传感器、六轴力传感器、F/T传感器，是一种特殊的力传感器，能够同时测量中性坐标系（OXYZ）内的三个力（FX、FY、FZ）和三个力矩（MX、MY、MZ）。
六维力传感器一般分成固定端（机器人端）和加载端（工具端），传感器的内部算法会解耦各方向力和力矩间的干扰，使力的测量更为精准。
根据传感元件的不同，六维力/力矩传感器主要分为:应变片式、光学式以及压电/电容式。目前，市场应用的六维力/力矩传感器大部分是基于应变式的测量。基于压电、电容和光学等原理测量的传感器有一定的理论研究和实验，下游尚未得到广泛应用。
每种类型的六维力传感器都具有其独特的优点和适用范围，随着相关研究的不断深入，不同测量机理的传感器将会发挥自身优势被应用到各种场合，进而推动六维力传感器向多元化方向发展。
经过对稳定性、刚度、动态特性、成本与信噪比五个维度的比较，硅应变传感器综合性能优异。硅应变片的稳定性、信噪比、动态特性要好于金属应变片，刚度上两者差异不大，成本上金属略优，但这几年硅应变片的工艺有了提升和改进，综合成本也在大幅降低。
2.六维力/力矩传感器的研发难度非常大
六维力传感器不是三个一维力传感器和三个扭矩传感器结构的简单叠加，它的非线性力学特征明显，要考虑多通道信号的温漂、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性，再加之六维联合加载标定的复杂性，其技术难度可谓是一维力传感器难度的六次方。
六维力传感器面临两个关键技术问题：全方位机械过载保护和动态性能。
1）机械过载保护是指作用到传感器的力超过某一数值时，为避免传感器损坏而增加的一种附属结构。国内外学者也提出了基于不同结构的机械过载保护装置，但由于保护装置结构复杂且加工精度要求较高等限制，生产出具有全方位机械过载保护装置的六维力传感器的成熟产品仍有难度。
2）传感器性能指标包括静态性能指标和动态性能指标。在实际的力测量过程中，被测信号大多是动态信号，如机器人打磨抛光时的接触力、物体高速运动过程中的称重和炮弹发射过程时的后座力等信号，这些信号属于快速时变信号，动态性能较差的传感器很难跟踪测量这些信号，因此必须在充分了解传感器的动态性能后方能选择合适的传感器来进行测量。
除了优化自身结构、形状等方法提高动态性能外，一些国内外学者利用动态补偿滤波器、遗传算法、神经网络算法等智能算法来提高传感器的动态性能，取得了良好的效果。
3.六维力传感器发展历程
国外对六维力/力矩传感器的研究起步较早。国内外学者对六维力传感器结构都做了大量的研究与改进，目的是提高传感器的灵敏度和抗过载能力，减少维间耦合误差，改善动态性能，从而更好地辅助机器人实现智能化控制。
4.六维力传感器在不同领域的应用
六维力测量技术属于平台型技术，根据应用场景的环境、载荷、安装、通讯、算力、动力学特性等需求不同，在不同的应用领域，六维力传感器的产品形态和技术特点也有较大区别。目前，六维力传感器主要应用于汽车行业的碰撞测试、轮毂、座椅等零部件测试以及航空航天、生物力学、医疗领域、科研实验、机器人与自动化等领域。
（1）汽车领域
在汽车领域，六维力/力矩传感器被广泛地用在汽车部件和系统级测试、发动机和动力总成测试、车辆和试验厂测试、总装和最终测试。它们在确定新车和部件设计的完整性和优化方面都能发挥重要作用，同时还有助于保证效率、安全性和正确的功能。
（2）航空航天领域
航空航天领域是六维力传感器最早的重要应用领域之一，可用于测量风洞试验、飞机、卫星、火箭等飞行器各种运动状态下的六维力信息，通过这些信息，飞行器可以更加准确地感知环境，控制姿态，完成各项任务。随着航空航天技术的不断发展和应用的深入，六维力和力矩传感器还可以用于飞机制造、飞行器着陆和起飞过程的监测、机械臂控制、结构健康监测等领域。六维力传感器的应用能够提高航空航天系统的性能、安全性和可靠性。
（3）医疗手术和康复领域
手术机器人的力感知可作为力反馈的依据以提升手术的安全性。根据临床场景的不同，手术机器人主要分为腔镜机器人、骨科机器人、穿刺机器人、经自然腔道机器人、泛血管机器人等五类机器人。目前，协作机械臂+六维力传感器的组合已广泛应用于血管介入手术机器人、外科手术机器人、医疗检测机器人及远程操控机器人等；中国手术机器人行业处于早期发展阶段，增长潜力较大。
根据GGII预计，未来3-5年，骨科机器人和泛血管手术机器人将占手术机器人市场的20%以上。随着技术的不断进步和应用的深入，六维力传感器在医疗领域的应用前景将会更加广阔，六维力传感器产品将逐渐成为类似应用场景中的刚需。
5.六维力/力矩传感器是机器人实现柔顺化、智能化操作的关键传感设备
柔顺控制可解决很多传统位置控制难以解决的问题，有利于扩展机器人的功能。在许多交互任务中需要机器人与对象或环境发生接触，两者接触时，会在接触面之间产生相互作用力，只靠位置控制可能导致很大的误差。由于采用位置控制的机器人可通过结构化环境的设置，依靠快速、精准的位置控制预设编程完成“固定轨迹”的任务。
而在执行接触任务时，末端执行器与规划轨迹之间的微小偏差就可能导致机械臂与物体表面脱离接触或在接触面上施加过强的压力；对于机器人的高刚性结构，微小的位置误差可能会导致非常大的作用力甚至灾难性的后果。所以为了实现交互任务，机器人需要表现出柔顺性。柔顺力控主要是从力传感器获得力信号，再将其转化为机器人的控制信号，使机器人响应此信号而动作。
人机协作要以机器人的柔顺控制作为前提。当与机器人产生交互的外界环境发生改变，机器人应对这种改变产生顺应性变化，这就是所谓的柔顺性。如让机器人末端执行器在受到环境扰动时能保持与环境的恒定接触力，或是机器人顺应操作人员施加的外部牵引力，以运动到操作人员期望的位置。
柔顺控制主要分为主动柔顺控制和被动柔顺控制。被动柔顺控制主要依靠一些机械装置（如减震器、弹簧等）使机器人表现出对环境的柔顺特性，主动柔顺控制依靠控制策略令末端产生需要的刚度、阻尼或力作用以达到柔顺的目的。在实际应用中，仅有少数的机器人在与环境接触中具有非常有限的主动柔顺能力。
如果只具有位置反馈会难以满足柔顺控制需要，因此在机器人控制中加入力反馈环节势在必行。机器人力觉传感器是模仿人类四肢关节功能的机器人获得实际操作时的大部分力信息的装置，是机器人主动柔顺控制必不可少的，它直接影响机器人的力控制性能。在机器人力控解决方案中，目前应用最为广泛的力觉传感器就是六维力传感器。
目前，六维力传感器主要用于检测、预防、控制、示教、测量、保护等场景，通常安装在机器人的底座或者末端，可以提供应用过程中的力交互信息，对于下游客户而言有效且可靠的数据至关重要。
未来，人形机器人力控技术的发展将呈现出多信息融合(触觉、力觉和视觉等)，主要通过配备(AI、视觉、力觉传感器等)传感器得以实现，尤其在手腕、脚踝关节等处更适用六维力矩传感器，这将为六维力传感器在人形机器人领域的应用带来广阔的发展空间。
三、力传感器产业链
力传感器上游材料供应充足，下游应用领域广泛。从产业链上游来看，根据测量原理的不同，力传感器上游为半导体材料、金属材料、有机材料等。目前上游材料的供应商竞争充分，市场供应充足。
从产业链下游来看，力传感器是众多机械和电子设备不可或缺的感知元件，其产业链下游应用广泛，包括汽车电子、通信电子、消费电子、专用设备等多种领域。
1.上游：力传感器核心零部件
电阻应变式传感器的灵敏元件主要是应变片，这是一种用来测量物体应变的测试工具。大多数通用力传感器内部都有应变片。应变片作为电导体牢固地附着在基片上。当基底被拉伸时，应变片将会变长。反之被压缩时，应变片将会缩短。结果是导致应变片电阻产生变化。这就是应变测量原理，通过应变电阻产生变换来确定应变大小。
为了生产力传感器，除了应变片外还需要一个弹性体-例如采用不锈钢等。应变片将牢固地黏贴在弹性体上，二者一起发生形变，因此应变片将产生和弹性体一样的变形，这将导致电阻产生变化。惠斯通电桥输出信号将提供这些变形信息。这样就可以计算出作用在应变片上的力的大小。这就是力传感器的工作原理。
应变片和弹性体是力传感器的主要结构组成和成本组成部分。电阻应变片主要分为以下几类：丝绕式、短接式、箔式电阻片。其中箔式电阻片是最主要的应变片。
（1）应变片
应变片的核心性能指标是灵敏系数和疲劳寿命，国内外生产的应变片主要技术差异体现于此。一般而言，国内的应变片价格，根据中航电测招股说明书披露的数据计算，大约在几元左右，而海外进口应变片的价格可达百元以上。
应变片的加工工序涉及到光刻及刻蚀工艺，生产工序会影响成品最终的性能。
（2）弹性体
在传感器的内部有一种元器件叫做弹性体，弹敏元件是传感器的核心部分，要求弹性元件具有较高的弹性存储变形功而不产生永久变形。一般优质的弹性体制作的传感器会具有优良的机械加工、热处理、抗压强度等特性。由于受温度影响较小等特点，适当选择单性敏感原件和应变计是提高应变传感器性能的重要途径。
2.力传感器的生产工艺
上面已经提及力传感器的重要部件包含弹性体和应变片，弹性体制造质量直接影响到传感器的测试性能指标，因此，弹性体的制造是力传感器生产的重要环节。力传感器的生产流程主要包含弹性体加工及后处理工艺。
一般而言，力传感器厂商外购加工好的弹性体及应变片，因此，主要需要完成焊接加工这一环节的工艺，目前六维力传感器等多维传感器依然以人工显微镜下的手动贴片为主，低端的一维传感器等，部分企业积极探索自动化生产。
3.下游应用：下游应用领域广泛，根据需求选择相应准度
汽车电子、消费电子、工业制造为力传感器的主要下游应用。以MEMS压力传感器为例，汽车电子是第一大下游应用领域，约占我国总市场规模的47.7%，其次，MEMS压力传感器在消费电子、工业制造、医疗、航空航天领域也有着广泛应用，2020年分别占总市场规模的18.2%、15.9%、13.6%、4.6%。
此外，新兴市场的迅猛发展也推动了需求的持续扩张，例如：物联网带动称重传感器需求、以及人形机器人即将带来的对力觉等传感器的需求。
四、力传感器市场规模及空间
1.力传感器市场规模达198.49亿元
根据Modor Intelligence数据，2020年力传感器市场价值为151.21亿人民币。根据Modor Intelligence预测，2026年力传感器市场价值将达到198.49亿人民币，2021-2026年预测期间的复合年增长率为4.63%。
力传感器已成为工业机器人的关键特性，使它们能够在完成任务的同时与人类一起安全运行。这些传感器改进了联网嵌入式系统的监控和管理。自动化的采用已经改变了全球格局，因为这些传感器已成为所有自动化设备的关键，在所有操作中提供准确性和精度。
目前市场上的力传感器产品组合在产品供应方面非常标准化。尽管市场具有满足大量应用的潜力，但市场参与者的产品非常有限。
2.六维力传感器市场规模约为1.7亿元
目前六维力传感器市场规模尚小，可以预料未来成长性较强。考虑到六维力传感器的高技术壁垒及高价值量，当前应用于工业领域需求较小，但伴随着协作、人形机器人等市场对多维高精度力传感器需求的不断提升，看好六维力传感器长期市场规模的持续放量。
据高工机器人产业研究所（GGII）数据显示，2022年中国市场六维力传感器销量为8360套，同比增长57.97%，机器人行业销量达4840套。若假设六维力传感器销售均价为2万元，则2022年中国六维力传感器市场规模约为1.7亿元。
（1）预计2026年协作机器人领域的六维力传感器市场规模将达6亿元
协作机器人工作精度要求高，多维力传感器赋能提升精细化程度。3C电子为协作机器人第一大下游应用领域，约占总市场规模的30.3%；其次，协作机器人在汽车及零部件、机械加工、医疗保健、半导体、锂电池等领域也有着广泛应用，分别占总市场规模的27.2%，10.8%、14.6%、3.6，1.3%。
上述领域在机器人的工作精度上都有相当高的要求。在附加多维力传感器之前，协作机器人无法完成高精度的运动，仅限于完成简单的任务，如拾取和放置操作等。配置了多维力传感器后，协作机器人能够测量其施加的力和力矩的大小，然后调整其施加的力以更好地执行任务或完成更精细的任务，例如去毛刺、精密装配、拖动示教等。另外，可借助多维力传感器进行质量检测和过程监控。
预计2026年协作机器人领域的六维力传感器市场规模将达6亿元。根据高工机器人的预计，2026年协作机器人销量将达6万台；假定50%的协作机器人需要使用六维力传感器，六维力传感器单价约为2万元，则2026年协作机器人领域的六维力传感器市场规模将达6亿元。
（2）人形机器人需要4个六维力传感器，分布在腕部和踝部
为实现对人手的模仿，人形机器人需要精准测量手关节的受力情况。由于手关节的执行器工作过程中的力臂较大且随机变化，一、三维力传感器不能满足需求，所以一般机器人腕部采用六维力传感器。人形机器人在行走过程中，需要测量落脚时所受的力和力矩，以控制机器人的身体姿态并维持平衡，因此需要在两个脚踝处安装六维力传感器。
根据以下假设，对六维力传感器在人形机器人不同销量下的潜在市场空间进行了测算：
1）每台人形机器人在手腕、脚腕处共使用4个六维力传感器；
2）六维力传感器单价随量产进程逐年下降。当前六维力传感器单价约2万元，根据预测，人形机器人销量10万台时，单价假设为5,000元；销量50万台时，单价假设为4000元；销量达到100万台时，单价假设为2500元。
根据以上假设，在人形机器人销量分别为10/50/100万台时，六维力传感器市场规模分别为20/80/100亿元。人形机器人早期量产节奏存在不确定性，目前尚处于探索期。预计一旦量产，人形机器人发展将进入快车道，且六维力传感器单价将随之迅速下降，增长前景广阔。
五、力传感器竞争格局
1.从市场竞争格局来看，传感器国产化率已达40%，六维力传感器国产化近80%
根据华经产业院数据，我国传感器国产化率已达40%。在技术壁垒较高的六维力传感器力传感器领域，国产化趋势更加明显。据高工机器人统计，2022年中国协作机器人领域六维力传感器国产化率近80%，出货量TOP1为国内企业坤维科技，市场份额占比超过50%；TOP2为国际龙头ATI，TOP3-5为分别为蓝点触控、宇立仪器、鑫精诚，均为国内企业。
2.性能对标国际龙头，价格优势推动国产替代
六维力传感器国际龙头ATI目前的高精度产品准度为0.5%。借助自主研发的六维联合加载标定设备，国内坤维科技亦可生产准度高于0.5%六维力传感器，这一精度可满足绝大多数服务业、精密工业、医疗领域用途。其余国内企业，如蓝点触控、宇立仪器、鑫精诚等，产品准度亦可达到1%-3%，可应用于对准度要求相对较低的领域。国内企业生产的六维力传感器单价仅为约2万元，而ATI生产的可比产品价格一般在4万元以上，国产品牌成本优势显著，有望加速推动国产替代。
3.国内企业在技术、品牌方面与外企仍有差距
以常见的应变式传感器为例，目前竞争的阻力主要体现下面几个方面：
（1）技术壁垒
应变式传感器产品属于多学科交叉、技术密集的高技术产品，其设计与制造技术是集力学、材料学、计量测试、机械、电子、计算机技术为一体的综合技术，尤其对应力应变分析技术的理论知识、当前新技术和新材料的运用有很高要求。
欧美企业占据先发优势，多轮技术迭代积累。1942年，美国BLH公司开始应变式传感器的生产，至今已经有70余年的历史，期间经历了不断的改进与创新。从20世纪40-60年代利用拉伸、压缩、弯曲应力的正应力结构负荷传感器，经过70年代的切应力、平行梁结构与正应力结构称重传感器、80年代中期以前的模拟应变式传感器，发展到如今数字式和模拟式传感器共存的格局。期间，金属箔式电阻应变计的研制成功及负荷传感器电路补偿与调整工艺的成熟都大大提高了传感器产品的准确性和稳定性。
相比之下，国内应变式传感器的研制与生产起步较晚，60年代仅有几个厂家生产普通精度等级的应变式传感器，且产品结构单一。80年代初，我国从美、日等国引进应变式负荷传感器制造技术与工艺装备，进行学习、消化吸收，经过仿制和试生产后，才开始多品种小批量生产并推向市场。
（2）品牌壁垒
传感器元件决定了控制系统的精确程度，下游客户对产品精度和稳定性要求较高。为确保品质合格，下游客户采用新传感器前需要经过复杂的测试和认证，这一过程耗时长、费用高。在冶金、化工、核电设备、油气等领域，下游用户对传感器质量要求更为严格，对相关产品以往的安全、稳定使用业绩有着明确要求，通常不会选用没有使用记录的产品。因此，传感器安全使用历史业绩和品牌声誉的要求为新企业、新产品进入市场形成了较高壁垒。
4.但国内企业亦具备人力成本、政府扶持等优势
（1）人力成本
力传感器生产线中尚有较多环节无法实现自动化，需要人工操作。尽管最近数十年欧美国家在力传感器的生产流程上进行了不断的自动化试验和尝试，但在产品生产的贴片、温度补偿、测试等核心环节，目前国内外技术条件下仍然必须由人工完成，距离生产过程全自动化还存在很多困难。这一特点客观上决定了我国在力传感器的生产上有着明显的人力成本优势。
（2）政策扶持
国际竞争环境日益激烈，国家战略支持重大技术装备国产化节奏加快。自“增强制造业核心竞争力”2022年首次被写入政府工作报告后，推进重大技术装备国产化、推进关键零部件国产化是落实国家战略的需要，也是中国高端制造业“走出去”的重要突破点；党的二十大报告指出“着力提升产业链供应链韧性和安全水平”，即重在补链、强链、组链和造链，其中所谓“补链”即补齐短板，聚焦被“卡脖子”的关键行业、核心技术，围绕核心基础零部件与基础制造工艺等，在关系国家安全的领域和节点确保自主可控。力传感器作为多项重要下游领域关键零部件，国产制造商正处于布局加速阶段，定位高端以及新兴应用领域，如新能源汽车、人形机器人等。
六、力传感器相关公司
1、国际
（1）美国ATI
美国ATIIndustrial Automation是世界领先的机器人零部件供应商。ATI成立于1989年，总部位于美国北卡莱罗纳，生产基地位于美国和中国，销售和服务组织遍布全球。ATI始终致力于机器人零部件制造，主要产品有：自动工具快换装置、多维力传感器、顺从介质连接器、手工换枪机构、伺服设备、材料去除工具、机器人防碰撞传感器等。主要涉及的下游产业包括机器人、航空航天、生物医药、自动化、电子、学术科研、核工程等。2021年ATI被Novanta以2.24亿美元收购。
ATI的六维力传感器市场占有率，产销量都占据全球领先地位。2021年，ATI营业收入约7000万美元。现有六维力传感器产品包括：Axia系列，Nano系列，Mini系列，Gamma系列，Delta系列，Omega系列等，亦可依据客户需求定制，量程从32N-40000N，3Nm-6000Nm不等，可覆盖六维力传感器绝大多数应用场景。
ATI的领先地位主要来源于技术优势和声誉积累：
ATI的六维力传感器采用应变原理，使用高灵敏度硅应变片。行业内大多数企业采用金属箔式应变片，相比之下，ATI采用的硅应变片信噪比更高，稳定性更强。从指标上看，ATI的技术优势主要体现在稳定性、精度、过载保护能力等。行业内大多数产品准度在2%-5%，ATI产品Delta系列高端产品准度可达0.5%，Axia高性价比系列准度亦可达到2%，高于业内常规水平。
ATI与国际龙头企业长期、广泛合作。ATI为Kuka、ABB、安川等协作机器人厂商提供六维力传感器，为Fanuc定制了专属Fanuc-Ready系列六维力传感器，为NAVECO、长城、长安、吉利、通用、福特、戴姆勒、本田、丰田、日产、雷诺等汽车厂商提供工具快换装置。ATI产品长期以来的高质量和稳定性赢得了下游市场的充分信任。
（2）丹麦OnRobot
丹麦OnRobot是电动夹爪行业的国际领先企业。OnRobot由四家机器人公司合并而来，分别是制造机器夹爪的PerceptionRobotics，制造机器人力/扭矩传感器的OptoForce，制造电动夹持器的OnRobot、制造双真空夹持器的PurpleRobotics。2020年，公司进军机器视觉领域，推出2.5D机器视觉系统OnRobotEyes。2022年，公司创立D：PLOY，行业内首个自动化平台，实现了机器人应用部署和运行过程的自动化，让用户可以在零编程和零模拟的基础上，将应用直接部署到制造车间。
OnRobot产品谱系完整，涵盖机器人所需的多种工具和软件。产品系列主要包括：电动、真空和磁性夹爪、Gecko夹持技术、力/扭矩传感器、2.5D视觉系统、Screwdriver、Sander和工具更换器。产品下游应用领域包括：机床管理、材料搬运，材料移除、质量检测、机械装配等。
OnRobot六维力传感器的市场地位来源于广泛的适配性。OnRobot六维力传感器HEX-HQC准度为5%，处于业内平均水平，并不具有显著的技术优势。OnRobot主要凭借对各大机器人厂商的产品适配性以拓展六维力传感器的销量。HEX-HQC系列可兼容ABB、Fanuc，Kuka，Omron，UR等知名品牌协作机器人，即插即用设计大幅降低了厂商的更换成本和时间成本。此外，OnRobot所生产的协作抓取机械臂、堆垛平台等产品也内置了HEX-HQC六维力传感器。
2.国内
多维力矩传感器相比于单轴力矩传感器技术壁垒较高，多维力传感器不仅要解决对所测力分量敏感的单调性和统一性难题外，也要解决因结构加工和工艺偏差引起的维间（轴间）扰乱难题、动静态标定难题以及矢量运算中的解耦算法和电路实现等。业内比较知名的企业包括宇立仪器、坤维科技、昊志机电、柯力传感、汉威科技、中航电测等。
（1）宇立仪器
宇立仪器（SRI）是全球先进的六轴力传感器和智能力控打磨厂商。公司集研发、生产为一体的技术密集型企业，公司主营多轴力传感器、力控打磨设备和汽车测试设备，围绕力测量和力控制，为全球客户提供系列化的解决方案。多轴力传感器包括六维力传感器、三维力传感器、一维力传感器和关节扭矩传感器。力控打磨设备包括iGrinder智能浮动力控、力控打磨工具和成套的机器人智能打磨设备。汽车测试设备包括汽车耐久测试力传感器、汽车碰撞假人力传感器、碰撞力墙和辅助驾驶测试系统ADAS。
公司拥有27项专利，取得了ISO9001质量体系认证和CNAS实验室认证。SRI拥有30多年传感器设计和力控经验，100%自主研发及生产技术，传感器型号超过500种，实际应用超过2000例，60000多SRI传感器全球服务进行中。
SRI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，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。
公司客户遍布世界各地，涵盖汽车、机器人自动化和医疗等领域，典型客户包括全球大部分汽车企业、美敦力Medtronic、ABB、KUKA、YASKAWA和高校研究所等。
（2）坤维科技
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。
公司六维力传感器产品丰富，适应高复杂度工作。坤维科技六维力传感器，可用于实时测量机器人腕部所受到的力，并实现主动力输出控制，相当于人类的感官神经。在进行高复杂度工作，以及限制性作业、协调作业等方面，是一种特别重要的传感器，不仅能提高企业生产的柔性，还大大降低了因更换产品生产线导致的机器人再编程成本。其中，在曲面恒力打磨应用中，基于坤维六维力传感器的打磨，可以确保打磨过程中正压力和磨削力的恒定，通过力觉反馈可以实现复杂的曲面打磨路径的自适应，避免了曲面路径编程的繁琐工作。目前，坤维科技已与节卡、遨博、睿尔曼、越疆、思灵、大族、法奥等国内协作机器人著名厂商开展了深度合作。
公司创始团队全部来自于国内航天科研机构，从事多轴力传感器研发及应用15余年。团队掌握力觉测量核心技术，具备相关产品的自主知识产权。在多轴力测量领域有大量的工程实践经验，可为客户提供包括传感器订制、结构/传感一体化设计、数据采集、现场测试等完整的全套解决方案。
（3）鑫精诚 鑫精诚专注于微型压力、称重、多轴力、扭力等多样化的智能传感器及控制仪表的工业级产品研发和创新，拥有60多项专利，集自主研发、生产、销售、服务于一体，为3C自动化设备、精密医疗、农业、新能源锂电、机器人、半导体、航空铁路、高校等领域提供力控系统解决方案与技术合作。 据相关资料显示，鑫精诚传感器早年从3C行业起家，客户遍布全球，已获得华为、苹果、富士康、ATL、比亚迪、大族、越疆、珞石、爱普生、迈瑞等大型客户订单。 截止2022年，鑫精诚传感器六维力传感器客户主要集中在手机等3C行业，其自主研发的六维力传感器，采用了结构解耦设计，具有长期串扰误差小，长期稳定性强，精度高等优势。 
▲鑫精诚XJC-6F-D80多维力传感器
（4）蓝点触控 蓝点触控成立于2019年，是一家力传感器及柔性打磨机器人研发和生产制造商，主要从事高精度、高性能力传感器以及力控产品研发和生产，在多维力传感器、关节扭矩传感器、机器人力控技术等方面拥有技术优势，已形成Wrist六维力传感器、Joint关节扭矩传感器、力控应用软件包等多个产品系列。 蓝点触控曾获智友金苗基金天使轮投资，2023年6月，蓝点触控完成数千万元Pre-A轮融资，由政府引导基金中关村协同创新基金投资。近几年，蓝点触控在打磨场景发展迅速，人形机器人进展积极。 （5）海伯森技术 海伯森技术是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，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。 据海伯森董事长王国安介绍，其视觉传感器产品销售占比较多，而六维力传感器产品的销售仅占总销售量的15%左右，尽管存在客户同时需要六维力传感器和视觉两类传感器的情况，但海伯森很少出售解决方案，以售卖标准品为主。
（6）昊志机电
广州市昊志机电股份有限公司成立于2006年，是一家专业从事中高端数控机床、机器人、新能源汽车核心功能部件等的研发设计、生产制造、销售与维修服务的国家高新技术企业，于2016年在创业板上市。
昊志机电秉承“立足自主技术创新、服务全球先进制造”的发展战略，逐步发展成为国内外主轴专业领域中研产销规模最大的企业之一，电主轴领域全球市场占有率第一，公司立足主轴行业，借助在研发、制造、客户、品牌等方面的积累，稳步向数控机床和工业机器人等高端装备的核心功能部件领域横向扩张，目前产品涵盖PCB钻孔机/成型机/划片机电主轴、数控金属/玻璃雕铣机电主轴、数控车床主轴/电主轴、走芯车床电主轴、直结与皮带式机械主轴、加工中心电主轴、钻攻中心电主轴、高速内/外圆磨床主轴、木工雕铣机电主轴、高光及超精加工电主轴、超声波电主轴、液静压主轴、铣削动力头、末端执行机构、刀柄夹头、数控转台、直线电机、谐波减速器、数控系统、伺服电机、驱动器、传感器、燃料电池压缩机、曝气鼓风机、直驱类高速风机等数十个系列上百种产品。
昊志机电拥有一批经验丰富、锐意创新的科技型人才队伍，研发人员380余人，研究生占比12.15%，具备优异的创新水平、研发实力和竞争力，近三年平均研发投入占营收比重的8%以上，截止2021年12月31日，公司及境内子公司合计拥有专利514项，公司收购的Infranor集团拥有主要专利共计55项。公司具备完善、齐全的各类高端实验室，包括：理化实验室、轴承实验室、测量实验室、电机实验室、综合性能实验室、切削实验室、直线电机实验室、减速机实验室等。
昊志机电以成为世界顶级装备核心功能部件设计、制造公司为愿景，致力于助力全球先进装备制造、提升人类良好体验而奋斗不止。
（7）柯力传感
宁波柯力传感科技股份有限公司是目前全球称重领域物联网研发与推广应用的主要引领者之一，也是中国重要的称重元件制造及销售企业之一和工业物联网产业开拓者之一。公司主营业务为研制、生产和销售应变式传感器、仪表等元器件；提供系统集成及干粉砂浆第三方系统服务、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、物流分拣系统等。应变式传感器是公司的核心产品。
公司为国内应变式传感器龙头，市场规模约25%。根据研发实力、技术水平及生产规模等评价标准，全球应变式传感器行业竞争格局主要分为三大梯队，第一梯队主要以美国威世测量集团（Vishay）、德国HBM公司等跨国公司为主，而柯力传感作为国内应变式传感器领域的龙头企业，深耕应变式传感器行业数十年，是第二梯队的代表，在细分市场、产品价格及下游应用等方面具有一定优势。根据观研天下数据中心整理数据，在当前国内应变式传感器市场中，柯力传感市场份额达25%。
公司推进传感器和物联网战略投资，加快集团化赋能。目前公司全面推进“一个智能传感器大脑+十大多物理量传感器+十大工业物联网应用场景+五大工业物联网平台建设”的“1+10+10+5”主线方向。在协同发展多类型传感器的同时推进十大物联网事业部的齐头并进，包括不停车检测（一部）、料罐租赁及建机（二部）等。公司坚持“从传感器走向工业物联网”、“从企业走向产业园区平台”、“从集团内循环走向产业大脑”三大走向，根植浙江宁波，采取集团化管控模式，投资子公司32家，建立宁波、深圳、郑州三大投资中心，实现每年主业控股型2-3家，参股3-4家，储备好十五个以上项目，完成投资总额3-4亿的投资节奏，全力推进产业投资战略布局，加快集团化赋能。
公司应变式传感器业务营收占比较高，营收稳步增长。2017-2022年，公司应变式传感器业务营收占比分别为65.6%/63.3%/62.0%/56.4%/52.3%，占比情况呈下降趋势，但总体保持高位，为公司营收的主要来源。近年来，系统集成产品、仪表、干粉砂浆第三方服务等业务收入占比总体较为稳定。近年来，公司营业收入持续稳步提升，2022年营业总收入达10.61亿元，同比增长2.8%。
2017-2022年，柯力传感归母净利润持续增长，2022年净利润为2.60亿元，同比增长3.6%。近年来，其毛利率与净利率较为稳定，始终维持在较高水平。其中在2022年，毛利率与净利率水平分别为40.2%/26.0%。
公司NJ-J,NJ-K两款扭矩传感器或可应用于机器人，另有其他传感器正在研发/小批量试制中。机器人传感器是一种能把机器人目标物特性变换为电量输出的装置。机器人通过传感器实现类似人类知觉作用，一般可分为触觉(含把握力、荷重、压力、多维力、力矩、滑动)、接近觉(接近、间隔、移动)、视觉(位移，图像，测距)、听觉(超声波，麦克风)、味波(气体，射线)、味觉(离子敏感器，PH计)。目前柯力已有测重测力、静态扭矩、二维力、三维力、六维力等传感器，尤其是NJ-J,NJ-K两款扭矩传感器或可应用于机器人。目前，公司正在进行整体传感器市场调研，积极落地多维力或者机器人传感器的投资项目，有进入机器人力矩传感器市场的潜力。
（8）汉威科技
公司主营气体传感器产品，产销量位居国内前列。公司是国内领先、国际知名的气体传感器制造商，作为国内最早能够生产六大门类气体传感器的企业，现已打造出包含芯片设计、敏感材料、制造工艺、封测技术等全流程的传感器核心技术平台，掌握厚膜、薄膜、MEMS、陶瓷等核心工艺，能够生产的主流气体传感器产品上百种，涵盖催化燃烧类、厚膜印刷半导体类、电化学类、红外光学（含激光）类、MEMS工艺类等全球主流气体传感器技术，产销量位居国内前列。在赛迪顾问2022年气体传感器十大企业报告，依据业务规模、创新能力、应用领域三大指标及十余项二级指标评分后，汉威科技公司稳居第一名。据Yole统计数据，2020年汉威科技与子公司炜盛科技的气体传感器在全球市占率约为4%，与此同时，国际市场上其他中国气体传感器厂商的总市占率在1%以内。
公司始终坚持创新驱动，不断拓展业务领域。作为综合传感器制造商，汉威科技持续深耕传感器技术，横向拓宽压力、流量、红外、温湿度、加速度、振动等多门类传感器。2022年，公司在传统可燃气体检测方面，完成了MEMS氢气、甲烷等可燃气体传感器的开发及量产、商业、民用等领域甲烷丙烷双气兼容的催化可燃气体传感器的研发。在工商业气体检测方面，完成了满足EN标准的民用CO检测用MEs-CO燃料电池型电化学传感器的研发并进行量产；完成MEu-O2无铅氧传感器的研发，实现氧气传感器无铅化的升级，并实现批量销售。
在车载领域，公司完成了二氧化碳、大气压力检测、粉尘检测、空气质量检测模组、氢气泄漏检测、电导率仪、温度传感器、电池安全监测、酒精监测等应用方案及核心器件的自研自产，并通过相应车规级可靠性验证。在医疗领域，呼吸机用流量传感器性能结构升级，同时完成了制氧机用超声氧气传感器、EtCO2传感器、碳13检测用硒化铅光电传感器等开发。
物联网解决方案营收占比较高，传感器业务有望持续扩大。2018-2022年，公司物联网综合解决方案业务营收占比始终较高，2022年占总营收24.8%。2022年主要受到疫情影响，物联网综合解决方案和公共事业服务业务收入占比均有所下降。公司仪器仪表业务营收占比呈上升趋势，2022年占比达到39.8%。传感器业务发展持续稳健，2018-2022年占比分别为10.3% /9.4% /16.3% /12.0% /11.4%，有望持续扩大。
公司营收持续稳步提升，2020年后净利润持续增长。2017-2022年，公司营业总收入持续稳步增长，2022年实现营收23.95亿元，同比增长3.4%；2022年归母净利润达2.76亿元，同比增长4.9%。2018年，由于公司遵循谨慎性原则，对商誉进行了减值测试，计提商誉减值准备5554.93万元，导致归母净利润显著下降；2019年，公司再次计提商誉减值准备约2.23亿元，导致归母净利润下降为负。但在2020年，公司实现扭亏为盈，近年来归母净利润持续稳步增长。
盈利水平较为平稳，毛利率与净利率略微下降。2022年，公司毛利率为28.4%，净利率为11.5%，相较于去年均有略微下降，但自2020以来，公司盈利水平整体较为稳定。
募集资金6亿新建产业线，持续提高传感器核心竞争力。2020年8月公司拟向特定对象发行股票10亿元，主要用于“MEMS传感器封测产线建设”，“新建年产150万只气体传感器生产线”，“新建年产19万台智能仪器仪表生产线”，“智能环保设备及系统生产线建设”，“物联网系统测试验证中心建设”等。其中，智能环保设备及系统生产线建设完成后，公司将新增3000台智能环保设备；MEMS传感器封测产线建成达产后，预计新增3820万支MEMS传感器产能。2021年8月，公司完成定增募资，实际募集资金6亿元，MEMS传感器封测产线建设项目预计2024年末建成，新建年产150万只气体传感器生产线预计2024年Q3末建成。项目预计在T3年达产率为50%，T4年达产率为70%，从T5年开始产能达到100%。
子公司能斯达研发柔性压力传感器，拥有自主知识产权，可实现完全国产替代。公司控股子公司苏州能斯达积极拓展柔性微纳传感器的应用场景，形成了拥有自主知识产权的多品种、多量程的柔性微纳传感器等核心能力，其柔性微纳传感技术水平及产业化程度国内领先，可实现国产化完全替代。柔性微纳传感器已在智能机器人领域有明确的应用，并与小米科技、九号科技、科大讯飞、深圳科易机器人等积极开展业务合作。2022年，苏州能斯达订单饱满，获得1000万增资用以扩充产能。
七、参考研报
1.财通证券-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
2.安信证券-机械行业力传感器专题：机器人系列报告八，智能时代感知系统核心元件
3.华泰证券-柯力传感-603662-力传感器企业再出发，平台化转型
4.华安证券-康斯特-300445-校准测试龙头，高性能MEMS压力传感器、SaaS云平台打开成长空间
5.德邦证券-敏芯股份-688286-Q2营收同环比高增，积极拓展压力传感器
6.开源证券-康斯特-300445-公司信息更新报告：2023H1业绩符合预期，高端MEMS压力传感器已进入逐步使用阶段
7.民生证券-机器人行业人形机器人零部件专题报告：力传感器，机器人高精度力控方案核心部件
8.开源证券-康斯特-300445-公司首次覆盖报告：高精度MEMS压力传感器打破海外垄断，量产在即，成长可期
9.国泰君安-产业深度：机器人产业深度（五），机器人的触觉~六维力矩传感器
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