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竞逐力传感“皇冠明珠”领域 国内企业正加速布局


  来源: 21世纪经济报道 时间:2023-07-26 编辑:清风
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21世纪经济报道记者 魏笑 实习生宋家哲 深圳报道


力感知能力是各行业实现智能化的关键性难题,因此智能力传感器成研发热点。


“现阶段,几乎各行业都需要力觉感知能力以满足精细化与智能化的需求。以医疗场景为例,腹腔镜手术,经自然腔道手术,介入手术等纷繁的手术过程中,器械无法量化表示力的大小,因而医生只能依靠手感操作,这为诊察及手术过程带来了很大的不确定性。”华力创科学联合创始人鱼晨博士向记者表示。


从传感器产业链上下游来看,上游主要是传感器制造原材料供应。传感器产业链中游主要是各类传感器的制造和封装等,其下游应用场景广阔,有机器人浮动打磨,自动化装配,助力自行车,仿生机器人,医疗机器人等。


其中,相较于传统力传感器,六维力传感器结构复杂、研制难度大。一直以来,国外企业处于强势地位。数据显示,2022年中国力传感器市场依然以外资品牌为主导,国产份额低于30%。


但随着国内企业不断加大研发创新力度,不少企业已研发出多维力传感器。成立于2019年的华力创科学,其旨在为各行业提供基于光学原理的高性能智能力觉传感器;同时将视觉系统及智能控制算法集成“视-触”觉融合机器人,为客户开发整体力控解决方案。


力传感的“皇冠明珠”


目前机器人力控方案大致有3种,分别为电流环力控、多维力矩/力传感器力控、被动力控(弹性体),其中多维力矩/力传感器力控是当前力控的最佳方案,其硬件包括关节部位的单轴力矩传感器和机器人执行器末端的六轴力传感器。


图:华力创科学Photon 系列力传感器


不同于普通的单轴力传感器,六维力传感器更高级,拥有更多的测量维度,能够测量物体在三维空间内的所有受力情况,被广泛应用在机器人等行业中。


六轴力/力矩传感器可以感受六维的力和力矩信息,可测量在任何方向、任何轴上的应用负载,并能承受额定测量范围5到20倍的过载。典型应用案例包括KUKA LBR iiwa机械手等机械臂及特斯拉Optimus人形机器人,当在旋转关节执行器处配置了力矩传感器后,机器人能做到控制抓握力道不打碎鸡蛋。


市场潜力方面,在下游工业企业数智转型需求增加,打磨、装配等细分场景面临人力短缺问题的情况下,力传感器和完整机器人解决方案的市场需求或将保持增长。智研咨询数据显示,2022年我国抛光打磨机器人市场规模达96.1亿元,同比增长18.7%。


据中金研报,力传感器为精准测力的产业化主流选择。其中,六维力传感器为力传感皇冠明珠,在打磨等场景中用于机器人末端夹爪,该行认为人形机器人有望带来强劲市场增量。仅考虑全球协作+人形机器人场景,该行测算2025年新增六维力传感市场近50亿元。


值得注意的是,多维力矩传感器的技术壁垒也较高。多维力传感器不仅要解决对所测力分量敏感的单调性和统一性难题外,也要解决因结构加工和工艺偏差引起的维间(轴间)扰乱难题、动静态标定难题以及矢量运算中的解耦算法和电路实现等。


因技术壁垒较高,国内可量产的企业较少,美日企业先发优势明显。国际上六维力矩传感器主要研究单位有美国DRAPER实验室、斯坦福研究所、JPL实验室、IBM公司和日本的日立公司、东京大学等,龙头公司以美国ATI为主。


智研咨询测算,海外进口抛光打磨机器人产品数量占总装机量比例约为55.9%,但近年来这一比例一直呈下降趋势。国内厂商凭借价格优势,以及研发创新,正逐渐获得市场话语权。


国内企业正崛起


目前国内企业也正在逐步崛起。其中,华力创科学基于光学的力/力矩传感技术,研发的Photon系列智能力传感器,包括六轴力传感器,单轴和三轴传感器,均可实现量产。


Photon力传感器


关键词:力传感 传感器 华力创科学    浏览量:280

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