
1. 一维力传感器
电子秤、厨房秤(测竖直压力)
工业压力传感器(测管道内液体压力)
拉力计(测绳索拉力)
注意:如果力的方向与测量轴平行但不在同一直线上(比如偏心加载),会产生额外的弯矩,导致测量结果明显偏大或偏小。所以一维力传感器对安装对中要求很高。
2. 三维力传感器
机器人手指尖的抓取力测量(力作用点基本在指尖中心)
风洞实验中模型表面的气动力测量(力作用点可控制在中心)
关键限制:如果力的作用点远离传感器中心(比如用一根长杆施加力),那么力平移回中心后,不仅会产生Fx、Fy、Fz,还会产生绕三个轴的弯矩Mx、My、Mz。三维力传感器无法测量这些弯矩,而且弯矩会干扰力分量的测量结果,造成较大误差。因此,三维力传感器要求力的作用点必须精确对准其几何中心。
3. 六维力传感器
工业机器人装配(如精密轴孔装配、打磨抛光)—— 力和力矩都需控制
医疗手术机器人(感知手术器械与组织的交互力)
汽车碰撞测试(测量假人各部位的力和弯矩)
人形机器人足底(感知地面反力和力矩,保持平衡)
为什么更精确:因为实际使用中,力很少正好作用在传感器中心。六维力传感器不要求作用点固定或居中,它可以利用测得的力矩反推出力的实际作用点位置。这对于远离传感器的受力场景(如机器人手腕上装的工具末端)尤其重要。
六维力传感器的特点
六维力传感器是维度最高的力觉传感器,能提供最完整、最精准的力信息。它还有多个别名:
六维力/力矩传感器
六轴力传感器
F/T 传感器(Force/Torque Sensor)
结构:一般分为两个端
固定端:连接机器人手臂或固定基座
加载端:连接工具、夹爪或被测物体
选购建议:
只测一个方向的稳定力 → 一维(便宜、简单)
力作用点能对准中心,但方向多变 → 三维
力作用点随机、较远,或需要同时知道力和力矩 → 六维(精度高,但价格也高)
虽然国际巨头起步早,技术积累深厚,但目前国内也涌现出一批实力强劲的企业,正在高端市场奋力追赶。
蓝点触控:成立于2019年的北京公司,专攻机器人力控技术。它的拳头产品就是人形机器人用的六维力传感器,所有核心部件都是自己研发的,实现了100%国产化。据业内报告,它在人形机器人这个细分赛道的市场份额高达70%,关节扭矩传感器更是超过95%,是智元、小米、优必选等国内知名机器人公司的核心供应商。它的技术优势在于精度高(能达到0.1%)、反应快(每秒上万次)、抗冲击能力强,非常适合机器人的手腕、脚踝等关键部位。
坤维科技:2018年成立,核心团队来自中国航天科研机构,有着近20年的传感器研发经验。它在协作机器人(即和人一起工作的机器人)领域表现抢眼,国产六维力传感器的市场占有率超过80%。它的技术特点是采用了航天级的标定技术,能有效抑制信号干扰,传感器本身刚性足、灵敏度高、抗过载能力强,广泛应用于机器人精细操作等场景。
国内有哪些玩家?谁在领跑?
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