摘要：人形机器人完成类人动作需要力传感+惯性传感的协作。人形机器人维持躯体平衡稳定并完成各种精准操作需要多种传感器共同协作，其中，力传感和惯性传感（IMU）必不可少。

人形机器人完成类人动作需要力传感+惯性传感的协作。人形机器人维持躯体平衡稳定并完成各种精准操作需要多种传感器共同协作，其中，力传感和惯性传感（IMU）必不可少。

力传感主要负责人形机器人线性力以及旋转力矩信息感知，辅助机器人精准的完成指定动作；

惯性传感主要采集运动加速度和角速度，负责人形机器人躯体稳定并提供定位导航等信息。

1、六维力传感|提供最全面的力信息，技术难度最大

按照测量维度，力传感器可分为一至六维力传感器，能测几个维度，就称其为几维力传感器，通常一维、三维、六维较为常见。

六维力传感提供最全面的力信息，同时技术难度最大。六维力传感器能提供包括X、Y、Z三个方向的力以及Mx、My、Mz三个维度的力矩信息，但其非线性力学特征明显，需要考虑多通道信号的温度漂移、蠕变、交叉干扰、数据处理的实时性等问题，再加之六维联合加载标定的复杂性，技术难度最大。

六维力传感需攻克的核心技术包括：结构设计、标定系统以及解耦与补偿算法。

2、六维力传感|应变片式为主流，多元化方向蓬勃发展

应变片式六维力传感器性能较为均衡，是目前的主流，后续随着其他技术路线的进步，六维力传感将呈现多元化发展趋势。根据传感元件不同，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。市场上，六维力传感主流是应变片式，但随着压电、电容、光学等路线研究的不断深入，有望在各自优势领域逐渐落地，共同推动六维力传感往多元化方向发展。

应变片式中，硅应变片在稳定性、信噪比、动态特性方面优于金属应变片，两者刚度差别不大，成本金属应变片略优，近年硅应变片工艺成本改进，推动其综合成本快速降低。

3、 六维力传感|人形机器人驱动六维力传感快速增长

人形机器人力传感最主要的是力矩传感，颈、肩、肘、膝等关节均需要搭载力矩传感；臂、腿线性执行器则需要力传感；六维力传感通常用于手部力控和脚部力控，助力人形机器人实现复杂的力控操作、行走平衡以及安全控制。

人形机器人六维力传感价值量较高，市场增长速度较快。根据GGII数据，2024-2030年，全球人形机器人力传感器市场规模预计将从1.79亿元增长到328.06亿元，期间CAGR高达138%，其中，六维力/力矩传感器市场规模预计将从0.85亿元增长到138.40亿元，期间CAGR134%。

4、六维力传感|国内市场集中度较高，部分国产厂商取得突破

2023年，中国六维力传感市场集中度较高，Top10市占率接近70%，其中，国内厂商有三席，分别是宇立仪器、蓝点触控、坤维科技，合计市占率21.7%，其他7家均为外资品牌。

国内多家上市公司在六维力传感领域成果显著，如：柯力传感六维力传感已完成人形机器人手腕、脚腕，工业臂、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，并给多家国内协作机器人、人形机器人客户送样；昊志机电六维力传感产品已应用于按摩机器人，并形成批量销售。

5、MU|人形机器人躯体平衡核心传感器，轻量化MEMS方案是最佳选择

IMU在人形机器人中的作用 IMU是测量物体三轴姿态角及加速度的装置，一个IMU通常包含三轴向的陀螺仪和三轴向的加速度计。

在人形机器人中，IMU主要功能集中在四点：1）姿态控制和平衡；2）导航和定位；3）动作执行和路径规划；4）提高安全性。 人形机器人对零部件轻量化、小型化要求较高，MEMS采用体硅工艺，体积小、质量轻，是人形机器人IMU的最佳选择。

6、MEMS IMU|全球市场规模稳定增长

全球MEMS惯性传感器总体呈稳定增长趋势。根据Yole数据，从出货量角度看，2018年，全球MEMS惯性传感器（含陀螺仪、加速度计、IMU）出货量约27.40亿颗，预计2027年将增长到49.42亿颗，期间CAGR约6.8%；从金额角度看，2018年，全球MEMS惯性传感器市场规模约27.78亿美元，预计2027年将增长到47.74亿美元，期间CAGR约6.2%。

从结构来看，MEMS加速度计和IMU市场持续增长，陀螺仪逐渐萎缩，主要原因为独立MEMS陀螺仪在高端消费电子和汽车电子市场中逐渐被IMU取代所致。

7、MEMS IMU|国外产品长期占优，国内厂商快速进步，国内外差距不断缩小

MEMS惯性传感器市场长期被国外厂商占据，且集中度较高。根据Yole数据，2021年，全球MEMS IMU前五大厂商分别是博世、ST、TDK、ADI、HONEYWELL，合计市占率达88%，市场集中度较高，同时，MEMS陀螺仪和MEMS加速度计情况类似，前五大厂商也均为国外厂商，Top5合计市占率均在80%以上。

国内多家上市公司深耕MEMS惯导，产品实力快速增强，在部分领域达到国外厂商同等水平。如：芯动联科MEMS惯性传感器核心技术指标已达到国际先进水平，具有强大的竞争力以及盈利能力。

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来源：思瀚研究院