企业竞争图谱：2024年六维力矩传感器 头豹词条报告系列

Leadleo.com 企业竞争图谱：2024年六维力矩传感器头豹词条报告系列 陈 陈宇帆·头豹分析师 2024-09-03未经平台授权，禁止转载 版权有问题？点此投诉 综合及概念/其他 工业制品/工业制造 行业： 行业定义 六维力矩传感器属于一种高精度的测量仪器，为了解… AI访谈 行业分类 按照工作原理的分类方式，六维力矩传感器行业可分… AI访谈 行业特征 六维力传感器的行业特征包括市场需求持续增长，中… AI访谈 发展历程 六维力矩传感器行业目前已达到3个阶段 AI访谈 产业链分析 上游分析中游分析下游分析 AI访谈 行业规模 六维力矩传感器行业规模评级报告1篇 AI访谈SIZE数据 政策梳理 六维力矩传感器行业相关政策5篇 AI访谈 竞争格局 AI访谈数据图表 摘要六维力矩传感器作为高精度测量仪器，广泛应用于高端装备制造领域，市场需求持续增长。中国市场虽由外资主导，但国产化进程加快，竞争激烈且市场集中度高。行业技术门槛高，涉及复杂生产技术和力控算法等堵点。未来，人形机器人需求增长及政策扶持将推动市场规模扩大，预计2025-2028年市场将保持高速增长。 行业定义[1] 六维力矩传感器属于一种高精度的测量仪器，为了解决多维力的精确测量问题而发明，六维力传感器能够测量三维空间中的三个力和三个扭矩的装置。六维力传感器结合力学与电子技术，通过捕捉受力物体的微小形变和位移，将这些物理量转化为电信号并输出，从而实现高精度、快响应和强抗干扰的测量。目前，提高精度是六维力传感器的主要研究方向。由于受机械原理，机械加工误差，应变片粘贴位置和系统标定方法的影响，六维传感器不可避免产生耦合误差，解决维间耦合的技术是该行业的重要难题。当前，六维传感器作为高端装备制造中的 关键部件并且广泛运用于医疗领域，航天航空领域，机器人领域和精密制造领域等。 [1]1：https://www.vzkoo… 2：未来智库，知网文献 行业分类[2] 按照工作原理的分类方式，六维力矩传感器行业可分为如下类别： 六维力矩传感器行业基于工作原理的分类 电容式 力敏电容器的电容量由电极面积和两个电极间的距离决 定，由电压变化反映。电容式六维力传感器特点为低成 本，使用寿命长 压电式 压电材料作为敏感元件。外力作用于压电材料，材料内 部产生电荷，进而测量。压电式六维力传感器响应快， 抗干扰能力好，使用寿命长。 六维力矩传 感器分类 光学式 受到外力或力矩作用时，传感器内部的光学元件如光 纤、光栅等会发生变化，导致光信号的改变，通过测量这些光信号的变化来感知力或力矩。光学式六维力传感器具有高精度，高灵敏度，抗干扰能力强、测量范围宽 和可远程测量的特点。 应变片式 采用硅应变片或金属箔，应变片粘在弹性体上，弹性体 发生形变从而转化为阻值变化，进而进行测量。应变片式是当前的主流类型。应变片式六维力传感器稳定性高 和分辨率高，刚度高、可靠性好和成本相对较低。 [2]1：http://www.forcec… 2：上海耐创测试技术有限… 行业特征[3] 1市场需求持续增长 随着全球制造业转型升级以及机器人技术的迅猛进步，六维力传感器的市场需求展现出强劲的增长态势。特别是在智能制造与工业自动化这两个核心领域，六维力传感器的应用范围和深度正不断拓宽，成为推动行业智能化升级的关键力量。此外，随着医疗康复、虚拟现实等前沿领域的蓬勃发展，六维力传感器因其 六维力传感器的行业特征包括市场需求持续增长，中国市场仍由外企主导，行业准入门槛高，市场集中度高。 独特的性能优势，正逐步渗透并拓展至这些新兴领域，进一步激发市场的广泛需求与潜力。需求不断上升的同时也推动企业生产，推动市场规模增长。 2中国市场仍由外资主导，国产化进程加快 中国六维力传感器市场中，内资厂商份额仅占约30%。外企如ATI等公司在六维力传感器领域拥有深厚的技术积累。这些企业往往在该领域有几十年的研发经验，掌握核心技术和专利，使得其产品性能稳定、可 靠。在中国市场份额占比更高。国产替代战略的推动下，中国厂商如宇立仪器等加大研发投入、优化产品设计、提升产品质量和服务水平，研发出一定水平六维力传感器，其价格更低更具性价比，在中低端市场占据一定份额。部分企业如宇立仪器能制造高精度六维力传感器。中国厂商与外国厂商的激烈竞争将为市场提供更多的选择，也将进一步完善市场的体系。 3准入门槛高 六维力传感器各环节技术难度高。上游零部件弹性体和应变片的制造需先进的设备和制造工艺。严格的质量把控体系和高质量的原材料供应均需大量的资金投入。行业具有一定准入门槛。中游制造过程精密，其中涉及材料科学、电子工程、精密制造等过程。其中解耦技术和标定检测需技术支持，难度大且成本高昂，是当前主要的技术壁垒。 4竞争激烈，市场集中度高 由于六维力传感器研发生产需较高的水平和工艺，技术门槛高导致少数企业掌握核心技术。同时，市场需求集中且部分高端领域如航空航天对六维力传感器性能要求严格，能满足需求的企业数量少，且品牌效应显著使得知名品牌占据主导地位。国产化进程虽然加速但国产品牌与国际品牌仍有差距。这些因素共同促使市场集中度保持较高水平。 [3]1：https://xueqiu.co… 2：https://zhuanlan.z… 3：https://xueqiu.co… 4：雪球，德森特传感，和… 发展历程[4] 六维力传感器自1974年概念初现以来，历经萌芽、启动至高速发展三个阶段。技术从理论探索到产品化，逐步在机器人、工业自动化、医疗护理等领域广泛应用。近年来，随着智能制造与智慧医疗的兴起，市场需求激增，中国和国际企业竞相投入，推动行业快速发展。展望未来，技术创新与智能化趋势将引领六维力传感器性能 提升与成本降低，助力行业持续健康发展。 [4]1：《科学与财富》 产业链分析[5] [15] 萌芽期1974~1990 六维力传感器概念初现，美国、日本等极少数国家率先研发出多维力传感器，主要在科研机构进行理 论探索。1974年瑞士洛桑联邦工学院科学家G.Pillar对六维力传感器的可行性进行验证和分析，设计电阻应变片六维力传感器。1980年意大利的GiovanniGiovinazzo和PiergiorgioVarrone提出电容式六维力传感器。加拿大A.Bazergui教授设计压电式六维力传感器。东京工业大学研制光学六维力传感器，但是整个阶段几乎没有商业化。 技术壁垒与高昂的成本限制六维力传感器的广泛应用。主要的行业发展动力均为科研机构。 启动期1990~2020 六维力传感器技术取得突破性进展，初步实现产品化。少数前沿企业开始投入研发与生产，市场逐步 认知。随着技术的逐步成熟，开始应用于特定高端工业领域。主要为国际竞争，美国、日本、德国等开始生产六维力传感器，市场竞争初露头角。 六维力传感器在汽车碰撞测试、机器人手臂控制等领域得到初步应用，并取得一定的技术突破。同 时，六维力传感器的设计、生产和测试标准逐渐建立和完善。 高速发展期2020~ 随着机器人技术的快速发展，尤其是人形机器人的兴起，六维力传感器的市场需求迅速增长。六维力 传感器不仅在人形机器人中扮演重要角色，还在工业自动化、医疗护理等领域得到广泛应用。中国等新兴市场国家的内资企业在六维力传感器领域取得显著进展。 六维力传感器市场规模迅速扩大，成为全球力传感器的重要组成部分。全球竞争日益剧烈，中国和国 际企业纷纷加大投入。六维力传感器的发展也推动下游机器人，智能制造，医疗等新兴领域的发展。 六维力矩传感器行业产业链上游为原材料和零部件制造环节，主要作用为中游提供原料供应和生产零部件；产业链中游为六维力传感器制造环节，主要作用为加工，组装和检测；产业链下游为应用环节，主要作用为满足市场不同需求。[8] 六维力矩传感器行业产业链主要有以下核心研究观点：[8] 上游材料和零部件决定中游产出的传感器性能，要提高技术并保证质量。 上游核心零部件包括应变片和弹性体等关键材料。它的质量和性能将直接影响六维传感器的性能。上游要具备高精度的制造技术和严格的质量把控体系，以确保产品竞争力。 中游制造需关注解耦和加载检定，是影响精度的关键因素。 维间耦合存在不可避免，需通过解耦技术降低误差，但其具备一定技术难度。同时，六维联合加载标定与检测影响传感器的解耦过程和解耦结果的检验。随着智能制造、工业自动化等领域的快速发展，六维力传感器需求迅速发展，解决技术堵点将提高产品精度与性能，为企业带来新的增长点。 机器人作为重要下游应用领域，其中人形机器人应用领域将成为六维力传感器未来规模增长的强劲动力。随着机器人技术的发展，六维力传感器的需求不断增长，尤其在工业机器人和服务机器人领域，其能够提高机器人的智能化和工作效率。作为实现精确力控的关键，六维力传感器在人形机器人中应用广泛，提升力控精度与安全性。随着AI技术和政策扶持，人形机器人市场预计将迎来巨大增长，成为六维力传感器未来最具潜力的应用场景之一。[8] 生产制造端 原材料供应和零部件制造，原材料方面，涉及钢材、铝材、箔材、陶瓷材料和半导体材料等。零部件方面，包括弹性体、应变片、PCB、粘接剂、光纤、电容和光栅等。 上游厂商 宝山钢铁股份有限公司 中国铝业股份有限公司 查看全部 中信泰富特钢集团股份有限公司 产业链上游说明 上游关键零部件质量和性能将直接影响六维传感器的性能，从而影响市场竞争力。 核心零部件包括应变片和弹性体等关键材料，需先进的制造设备和工艺技术。它的质量和性能将直接影响六维传感器的性能。弹性体通常由高强度、高弹性模量的材料制成。其物理性能如屈服强度、抗拉强度等直接决定弹性体在受力时的变形能力和恢复能力。根据科思德塑胶公司TPU9370AU型号弹性体和TPU1050D型号弹性体，9370AU型号弹性体抗拉强度达到257MPa的弹性体，耐磨性达到 69mm3，回弹率达到63%。而1050D拉伸强度为51MPa，其耐磨性为11mm3，回弹率为40%。抗拉强度高的弹性体具有更强的回弹性和稳定性。这也将确保传感器在测量过程中具有稳定的响应和准确的测量结果。同时，合理的弹性体结构设计使得不同方向的受力性能达到最佳，减少维间耦合从而提高传感器的灵敏度和测量精度。应变片作为关键敏感元件，用于检测弹性体受力情况，高质量的应变片更能准确将弹性体的微小应变转换成电信号输出，具有更高的灵敏性和稳定性。因此，高性能的原 上 产业链上游 中 材料能够增强产品的市场竞争力。上游需具备高精度的制造技术和严格的质量把控体系才能保证六维传感器的精度和性能。 上游直接材料成本高，在总成本中占据主导地位，对中下游直接价格影响较大。 上游对原材料质量要求极高，高性能的材料成本也往往更高。从成本来看，上游原材料在生产成本中占据重大比例，根据柯力传感2023年年报，传感器上游直接材料成本在产品营业成本中所占比重达73.62%，部分公司材料成本占比可达80%，直接材料成本在总成本中占据主导地位，直接影响中下游的价格变化。 上游议价能力强。 由于上游零部件包括弹性体和应变片等关键材料存在一定的制造技术门槛并且需大量的投入和研发，这些材料的质量和性能直接影响到六维力传感器的性能和可靠性。同时，上游材料成本占比较高，且涉及多种关键材料和技术。供应商对整个产业链具有较强的控制力和议价能力。虽然中游企业在技术迭代和成本控制上有一定的优势，但整体上仍然受到上游材料质量和价格波动的影响较大。此外，中游企业需面对下游应用市场的多样化需求，这也限制其在议价上的主动权。 品牌端 主要是生产制造环节，涵盖从原材料到成品的整个制造过程。核心零部件如应变片、弹性体等被加工成符合设计要求的组件，并通过精密的集成组装工艺，将这些组件与电路板、信号处理单元等其他部分结合起来，形成完整的六维力传感器产品。 中游厂商 南宁宇立仪器有限公司 查看全部 海伯森技术（深圳）有限公