六维力传感器具有较高的技术壁垒。
六维力传感器的技术壁垒：弹性体结构（耦合）设计、标定校准、数据采集、解耦 算法。 结构设计：六维力传感器形态多样。六维力传感器的结构设计为核心问题。传感器 的结构受到其应用场合的限制，而力敏感元件的形式和布臵将直接影响到传感器的灵敏 度、刚度、线性度、动态性能、维间耦合等，在很大程度上决定着传感器的性能的优劣。 目前，六维力/力矩传感器的结构主要集中在一体化结构和 Stewart 并联结构两种。其中， 一体化结构的六维力传感器包括竖梁式、横梁式、复合梁式、筒式等。
标定校准和数据采集。标定是传感器在投入使用前以及使用过程中，校准使用精度 的重要步骤，标定结果的精度直接影响传感器的使用精度。标定精度的主要影响因素有 两方面：一是标定装臵和标定实验的合理性，及其采集数据的精度；二是通过选择合适 的解耦算法对其进行解耦，通过降低传感器的维间耦合以提高标定精度。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，其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，六维力传感器的技术难度是一维力传感器难度的六次方。另外从设备角度 来看，六维联合加载设备是高精度六维力传感器研发和生产的必要条件。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，只有在传 感器标定和检测过程中采用这种六维联合加载的方式，才能实现力 0.5%FS 力准度。设 备无标品可以采购，靠厂家纯自研获得。
解耦算法：由于受到机械结构原理、机械加工误差、应变片粘贴位臵以及系统标定 方式的影响，任何类型的六维力传感器均会不可避免地产生耦合误差。在此前的研究中， 减小耦合误差的方式主要有改变结构和材料、改善加工工艺等，即从根源上进行结构解 耦。软件解耦是指采用合适的算法推导出六维力传感器输入值与输出值的关系。实现软 件解耦的方法有两种：第一种是线性解耦，最常用的是最小二乘法；第二种是维间解耦， 适用于线性解耦无法解决问题的场合，最常用的是机器学习算法，包括 BP 神经网络、 随机森林和极限学习机等。结构解耦虽然原理简单，但会增加加工难度和制造成本；软 件解耦虽能够有效降低制造成本，但运算复杂，易出现病态矩阵，导致精度降低。
海外六维力矩传感器价格较高。根据爱采购，海外六维力传感器从几千块钱到几万 元、十几万不等，我们认为成本主要来自于应变片、人工成本及前期的研发，且多为定 制化生产。 应变片的价格较高。以 OMEGA Engineering 为例，其 1.5 毫米网格，120 欧姆的 标称电阻应变片 SGD-1.5/120-LY11的价格为 1003.62 元人民币/10片（7月 16日报价）， 而对于更大网格尺寸和更高电阻值的应变片，如 13 毫米网格，1000 欧姆的 SGD-13/1000-LY11，价格则为 1684.27 元人民币/10 片（7 月 16 日报价）。单个六维 力矩传感器所需应变片数量从 10 几个到几十个数量不等。不同弹性体设计结构不同， 应变片使用数量将有所差异且加工制造难度亦将不同，导致最终产品生产制造成本有所 差别。再考虑到抗温漂、蠕变等需求，精度要求越高的六维力传感器使用的应变片数量 越多。因此，仅应变片部分的成本就达到万元级别左右。 另外，应变计粘贴是一项工艺性很强的作业，且每道工序都难以用仪器进行事后的 质量检测，全凭工人的经验。此外，规模化效应不强（小批量），前期投资和维护成本 高，也是选择人工贴片的重要原因之一。应变计粘贴质量的好坏也直接决定了传感器的 测量精度，人工加工技术壁垒较高，且短期内无法实现自动化生产。未来，随着需求提升，以逐步向半自动化方向发展，六维力传感器成本有望下降的 空间较大。
力矩传感器市场规模大，多维力传感器技术壁垒更高。根据 Maximize Market Research 官网数据，2022 年力矩传感器市场规模为 70.6 亿美元，预计 2023-2029 年 力矩传感器市场规模复合增速将达到 5.5%至 102.8 亿美元。
中国六维力传感器市场规模尚小。根据高工机器人产业研究所（GGII）数据显示， 2022 年，中国六维力传感器市场销量达到 8360 套，市场规模为 2.39 亿元，同比增长 分别为 57.97%和 52.04%，其中机器人行业贡献了 4840 套的销量，市场规模为 1.56 亿元，同比增长率分别为 62.58%和 54.35%；预计到 2027 年，中国六维力传感器市场 销量有望突破 84000 套，市场规模有望超过 15 亿元，复合增长率分别超过 60%和 45%， 其中机器人行业销量有望突破 42000 套。
人形机器人有望打开六维力传感器市场空间。随着人形机器人的发展与普及，六维 力传感器在人形机器人中的应用有望打开。根据我们测算，若人形机器人年产 100 万台、 单个六维力传感器价格 1500 元/个，每台假设用四个六维力传感器的情况下，新增市场 空间预计达到 60 亿元。
