阳历年初，阴历年末，盛产老板画的大饼，在人形机器人领域，洋饼一般更为光鲜饱腹。近日，马斯克接受采访时谈到，特斯拉在2025年将生产数千台Optimus人形机器人，并在工厂进行初步测试。如果一切进展顺利，2026年人形机器人产量将增加10倍，目标是生产5万到10万台人形机器人，后年再增加10倍。他预测，未来人形机器人与人类的比例可能达到5:1，全球将有300亿台人形机器人运行。
目前，市场上多家人形机器人公司宣布其量产计划，中国企业如优必选，其产品已经进入了东风柳汽、吉利汽车等车厂的实训，2024年已实现小规模交付，我们此前也报道过华为、小米等企业在该领域更是动作频频，虽不谈及量产，但入局是十分坚决的。坊间各类预测更是烈火烹油。据国际机器人协会预测，2021年至2030年，全球人形机器人市场规模的年复合增长率将达到71%。另据高盛的预估，到2035年，人形机器人的市场规模将达到380亿美元。种种信号表明，至少舆论上的人形机器人量产元年来了。这类复杂的机械量产，必然会让关键零部件出货量激增。在这个人形机器人量产的前夜，核心零部件必将先一步在产业上爆发，六维力传感器便是其中之一。对于这个2023年中国市场规模不超过3亿的产业来说，人形机器人的量产会注入巨大的活力。而最近，这个小赛道的头部企业融资消息频传——坤维科技和鑫精诚传感器接连宣布融资，我们将以此为契机浅析一下六维力传感器这个小赛道的现状和潜力。对于人形机器人来说，力传感器可以类比为人类的感知神经，可以用来监控、检测、记录和调节施加在机器人关节或末端执行器受到的力和力矩，为控制系统提供关键的反馈信息，从而让机器人在执行操作时可以自主调整姿态，确保操作的稳定性和精确度。六维力传感器作为目前最完整的多维力传感器形式，顾名思义，它能够同时测量三个方向的线性力和力矩，是让机器人感知外界、掌握分寸实现柔顺控制和人机操作的核心硬件，不可或缺。因此，六维力传感器成为了人形机器人的标配，主要应用在手腕和脚腕单元。目前，六维力传感器的应用场景覆盖航天、自动化生产、机器人等诸多领域，而人形机器人这一赛道，或将为六维力传感器打开更大的应用空间。例如，此前Tesla Optimus Gen2人形机器人能实现90度深蹲、单腿瑜伽等动作，主要功臣便是六维力传感器。在工业领域，六维力传感器被广泛应用于机器人操作、装配工艺控制和负载监测等工作中。安装在机器人的末端执行器的六维力传感器能够实时测量机器人在操作过程中所受到的力和力矩，从而实现高精度的控制和反馈。这对于需要精确控制力的应用场景非常关键，常见于在装配过程精确施加特定力量保证零件不损坏。目前来看，人形机器人中装载六维力传感器可以在关键部位实现性能升级。在手腕关节，六维力传感器可以检测手部与外界的交互力和力矩，从而完成精细操作等复杂任务。在脚踝部位，六维力传感器则可以实时监测机器人与地面的接触力，确保机器人的稳定行走。而上文我们提及的装配等工作，则是通过将六维力传感器装载到灵巧手上实现的，手指和手掌部位的传感器可以检测手部与物体之间的多维交互力，从而让机器人完成抓取、装配等精细操作任务，捏起鸡蛋等动作也是由此实现的。因此，对于六维力传感器而言，灵敏度、线性度、信号解耦、抗干扰能力等性能指标非常关键。有业内人士认为，目前国产六维力传感器与国外主流产品在精准度方面的性能已经不相上下，但在其他核心指标——灵敏度、串扰、抗过载能力及维间耦合误差等方面仍有差距。六维力传感器此前的市场规模并不大，业界人士分析称，有一部分因素是售价较高。按照优必选招股书中Walker机器人主要成本所显示，六维力传感器的单价超过1.5万元，一台机器人中仅六维力传感器的总价便高达6万元。而按照特斯拉Optimus成本再进行拆分，结构件占比17%、力矩传感器、滚柱/滚珠丝杠均占比14%、谐波减速器占比13%、空心杯电机占比9%、无框力矩电机8%、控制器6%。那么单台人形机器人的成本十分高昂，此前也有数据显示，大多数人形机器人的成本还在10万美元以上。即使六维力传感器壁垒较高，在死磕国内外技术差距的同时，为规模化做好储备，降低成本和售价已经成为这一赛道融资的原因。我们回顾近期发生的融资事件便可直观感受到扩大产能的信号——2025年1月3日，高精度力觉传感器及力控解决方案提供商坤维科技官宣完成B轮融资，本轮融资投资方为小米产投、舜宇产业基金、深创投、高瓴创投、明荟等机构。本轮融资金额未披露，据介绍，新增资金主要用于新产品线研发、智能化产线建设及市场推广。而在这家公司的上一轮数千万元的A+轮中，则出现了另一明星公司——汇川旗下的汇川产投，除此之外，三花智控、博昶产业基金、明荟也共同参与了这轮融资。在研究机构统计的2023年六维力传感器市场份额中显示，坤维科技的市占率位于国内厂商第三。据传，早在2023年，小米人形机器人已经开始向坤维科技购买小批量KWR63系列六维力传感器产品，应用在机器人的手腕部位。目前，坤维科技与节卡、遨博、睿尔曼、越疆、思灵等协作机器人厂商都开展了深度合作，为人形机器人爆发而蓄力。同样在一月完成开年融资的还有鑫精诚传感器，这家公司近日宣布融资金额近亿元的首轮融资，由深创投领投，聚合资本、仁智资本共同跟投。公开资料显示，此次融资资金将主要用于全球首条基于“MEMS原理”的六维力传感器自动化产线建设与投产、新产品研发投入、各类中试实验室建设等领域。除此融资动作之外，也有通过战略投资布局六维力传感器的。同样是在今年1月，凯尔达全资子公司凯尔达人形机器人正式宣布完成对凯维力传感的控股投资。据悉，凯维力传感的核心产品便是基于MEMS加工技术和感知结构的六维力/力矩传感器。有业内人士认为，六维力传感器已进入了高速增长期。此前有研究机构的数据显示，2022年中国六维力/力矩传感器市场规模2.4亿元，同比增长52%，其中机器人行业所应用的六维力/力矩传感器市场规模1.6亿元，同比增长54%。便览众多行业机构的预测，他们认为到2030年，六维力传感器的年复合增长率均在40%以上，对于此类小赛道而言，这个增长率已经较为惊人了。在全球市场，六维力传感器的头部厂商为ATI、Schunk、Advanced Mechanical Technology，国内份额第一的宇立仪器紧随其后，位居第四。国际龙头ATI2023年市占率超过35%，为Kuka、ABB、安川等厂商提供核心产品。可以看出，该行业的技术壁垒有待突破。数据显示，2023 年中国六维力传感器国产化率仅为32.1%。宇立仪器、坤维科技、蓝点触控等主要玩家正在和国内外协作机器人、人形机器人客户达成合作。目前，除坤维科技外，宇立仪器的六维力传感器已被用于优必选的Walker S1人形机器人；蓝点触控的六维力传感器产品已进入大族、珞石、新松、UR等协作机器人的供应链；延申布局到六维力传感器的柯力传感目前已给国内多家工业机器人、协作机器人和人形机器人客户送样，已取得部分协作机器人客户的批量订单。近期，这家公司也表示已通过华为测试合格并完成交付。入局者众多，2025的六维力传感器市场规模扩张幅度有待考察，但这一定是这一领域的关键之年。机器人驱动潜力的赛道不止于此，在谈产业规模百亿之前，行业需先做好规模化出货的供应关，快速扩容之下，必然伴随着行业洗牌，成本高昂的六维力传感器成本也将再度下探。这些情节将在今年复现到更多小赛道，我们将持续关注，拭目以待。
