今年以來(lái)，人形機(jī)器人賺足了風(fēng)頭，展現(xiàn)場(chǎng)景可謂是百花齊放：在春晚身著花棉襖靈活揮舞手絹、原地后空翻秀出一身中國(guó)功夫、在馬拉松比賽中快步小跑、在汽車(chē)工廠搬運(yùn)一箱箱物料、擰緊一顆顆螺絲……

人形機(jī)器人能夠如此真實(shí)地感知物理世界，并絲滑模仿人類(lèi)的行動(dòng)，都離不開(kāi)傳感器這一“幕后英雄”，而六維力傳感器，更是人形機(jī)器人進(jìn)行精細(xì)化操作、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)力覺(jué)控制的關(guān)鍵零部件。

六維力傳感器可以同時(shí)感受正交3個(gè)方向的力和力矩，可以標(biāo)定空間中任意作用點(diǎn)上的力，目前單個(gè)人形機(jī)器人需要使用2個(gè)以上的六維力傳感器，主要用于手腕、腳腕、足底、指尖等部位，如特斯拉、波士頓動(dòng)力、優(yōu)必選等企業(yè)的人形機(jī)器人均使用了4個(gè)六維力傳感器。

基于力覺(jué)/視覺(jué)等感知模塊，配合運(yùn)動(dòng)控制小腦、AI大腦的綜合方案，人形機(jī)器人得以具備更強(qiáng)的自我感知、自主學(xué)習(xí)、智能決策、自主執(zhí)行能力，無(wú)論是表演炫技、奔跑跳躍，還是進(jìn)廠打工都能勝任。

賦予力覺(jué)感知：讓機(jī)器人拿得穩(wěn)、跑得快

對(duì)于機(jī)器人而言，任何一個(gè)在人類(lèi)看來(lái)很簡(jiǎn)單的動(dòng)作，都是一個(gè)復(fù)雜場(chǎng)景，感知作為機(jī)器人接觸物理世界的第一步，承擔(dān)了橋梁和紐帶的關(guān)鍵作用。

面對(duì)外界熱議的人形機(jī)器人“頻頻摔倒”、“走路像老太太”等機(jī)體平衡和步態(tài)問(wèn)題，六維力傳感器可以很好地助力解決這一問(wèn)題。

以行走和奔跑為例，人形機(jī)器人在腳踝或足底使用六維力傳感器，可以實(shí)時(shí)測(cè)量地面力的大小和方向分布，進(jìn)而將數(shù)據(jù)傳輸給小腦，通過(guò)控制算法調(diào)整人形機(jī)器人的機(jī)體平衡和步態(tài)，完成在非平整地面、障礙地面的穩(wěn)定行走和避障。

而在手腕部位安裝六維力傳感器，哪怕0.1N微小的力度變化也能及時(shí)捕捉，可以幫助機(jī)器人精準(zhǔn)判斷物體的重量和所需施加的力量，避免對(duì)物體造成損壞或力度不足，提升機(jī)器人手部操作的精細(xì)化程度，既能保證與人類(lèi)日常交互的安全性，又足以勝任如微小零件的精密裝配、分揀、物料搬運(yùn)等工作。

智元機(jī)器人在遠(yuǎn)征A2-W分揀機(jī)器人的手腕處使用了坤維科技的六維力傳感器

當(dāng)前許多人形機(jī)器人企業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)在精細(xì)化操作能力，希望實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上半身的“手眼腦協(xié)同”，進(jìn)而打開(kāi)更多商業(yè)化場(chǎng)景的大門(mén)，因此對(duì)六維力傳感器的需求進(jìn)一步提升。

之前六維力傳感器技術(shù)長(zhǎng)期被國(guó)外企業(yè)壟斷，隨著航空航天、機(jī)器人等產(chǎn)業(yè)的國(guó)產(chǎn)化率不斷提高，涌現(xiàn)了一批銳意進(jìn)取的國(guó)產(chǎn)企業(yè)，以前沿創(chuàng)新技術(shù)為錨點(diǎn)破局，坤維科技便是其中的佼佼者。

坤維科技成立于2018年，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)均來(lái)自航空航天背景，基于在多維力傳感器領(lǐng)域超20年的技術(shù)積累，在“機(jī)器換人”的時(shí)代大潮中，坤維科技將技術(shù)遷移到機(jī)器人領(lǐng)域，并瞄準(zhǔn)了六維力傳感器這一核心感知領(lǐng)域，讓機(jī)器人更真實(shí)地感知物理世界，助力其在工業(yè)與商業(yè)領(lǐng)域更好地應(yīng)用落地。

目前坤維科技的產(chǎn)品線覆蓋了六維力傳感器、關(guān)節(jié)扭矩傳感器、底座力傳感器，用于人形機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、靈巧手/機(jī)械夾爪、汽車(chē)質(zhì)量測(cè)試、康復(fù)手術(shù)、航空航天等領(lǐng)域。

如坤維科技發(fā)布的機(jī)器人腕部力覺(jué)傳感器、踝部力覺(jué)傳感器等系列產(chǎn)品，采樣頻率達(dá)到1000Hz，通過(guò)六維聯(lián)合標(biāo)定技術(shù)提升精準(zhǔn)度，充分抑制串?dāng)_，準(zhǔn)度達(dá)到0.3%FS（含串?dāng)_）、重復(fù)精度達(dá)0.1%FS。

據(jù)高工機(jī)器人了解，自2023年開(kāi)始，小米人形機(jī)器人項(xiàng)目已向坤維科技采購(gòu)KWR60系列六維力傳感器產(chǎn)品，應(yīng)用于機(jī)器人手腕部位中。2024年末，小米產(chǎn)投完成了對(duì)坤維的股權(quán)投資。

在高靈敏、高動(dòng)態(tài)性能之外，產(chǎn)品剛性也十分重要，比如應(yīng)用在腳腕和足底的六維力傳感器，需要具備較強(qiáng)的過(guò)載能力，能夠承受高于機(jī)器人的自重力。坤維科技采用航空合金、高強(qiáng)度合金鋼等材料，部分六維力傳感器具備最大可承受500%FS的抗過(guò)載能力。

據(jù)坤維科技方面透露，目前北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心、銀河通用、智元機(jī)器人、小米機(jī)器人、小鵬汽車(chē)、國(guó)內(nèi)某頭部新能源車(chē)企等企業(yè)均向坤維科技采購(gòu)了六維力傳感器，用于人形機(jī)器人的測(cè)試和工廠實(shí)地應(yīng)用。

北京人形機(jī)器人創(chuàng)新中心“天工”搭載了坤維科技高精度六維力傳感器

在海外市場(chǎng)，北美頭部汽車(chē)&人形機(jī)器人企業(yè)也向坤維科技發(fā)出了采購(gòu)試樣的邀請(qǐng)，部分力傳感器產(chǎn)品已經(jīng)銷(xiāo)往北美，此外還有一部分國(guó)外科研院所、高校等機(jī)構(gòu)向坤維科技采購(gòu)六維力傳感器。

持續(xù)突破技術(shù)瓶頸

以效率量產(chǎn)帶動(dòng)行業(yè)應(yīng)用

具身智能的火熱，帶動(dòng)了人形機(jī)器人、雙臂機(jī)器人對(duì)精細(xì)化操作的需求，許多汽車(chē)行業(yè)、3C電子行業(yè)、科研教育院所的終端客戶(hù)也在迫切渴望使用智能機(jī)器人，與現(xiàn)有生產(chǎn)或研究場(chǎng)景進(jìn)行融合提效。

高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）預(yù)計(jì)，到2027年，中國(guó)市場(chǎng)六維力/力矩傳感器銷(xiāo)量有望突破84000套，復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)60%，其中機(jī)器人行業(yè)銷(xiāo)量有望突破42000套，即有一半將用在機(jī)器人身上。

小目標(biāo)很豐滿(mǎn)，但成本依然是當(dāng)前人形機(jī)器人企業(yè)的顧慮，根據(jù)摩根士丹利公布的數(shù)據(jù)顯示，特斯拉Optimus Gen2所用到的4個(gè)六維力傳感器成本大約占總成本的24.4%，單個(gè)六維力傳感器的成本接近3400美元。

高工機(jī)器人調(diào)研發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)六維力傳感器的產(chǎn)品平均單價(jià)在2~4萬(wàn)元，一方面是當(dāng)前人形機(jī)器人行業(yè)尚未形成大規(guī)模量產(chǎn)，批量化采購(gòu)的訂單較少，采購(gòu)價(jià)很難降低；另一方面，當(dāng)前六維力傳感器在生產(chǎn)、標(biāo)定等環(huán)節(jié)還存在技術(shù)難點(diǎn)，導(dǎo)致出廠成本和使用成本雙高。

據(jù)高工機(jī)器人了解，六維力傳感器有三大技術(shù)壁壘，涉及到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝和標(biāo)定檢測(cè)。

一是彈性體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，直接影響著傳感器的靈敏度、動(dòng)態(tài)性能、維間耦合等指標(biāo)。

二是生產(chǎn)工藝的復(fù)雜程度，以目前最成熟的應(yīng)變片式技術(shù)路線為例，應(yīng)變片的生產(chǎn)特點(diǎn)之一在于需要大批量生產(chǎn)才能覆蓋單次的啟動(dòng)成本，同時(shí)包括貼片、溫度補(bǔ)償、測(cè)試等環(huán)節(jié)需要大量的專(zhuān)業(yè)工程師參與。

三是傳感器的校準(zhǔn)和標(biāo)定技術(shù)，標(biāo)定是指通過(guò)硬件或軟件方法解決多通道信號(hào)在傳輸過(guò)程中互相干擾的問(wèn)題（即解耦），六維力傳感器的標(biāo)定樣本空間含531441個(gè)樣本點(diǎn)，是一維力傳感器難度的6次方，需要借助標(biāo)定設(shè)備通過(guò)解耦算法極力降低串?dāng)_，提升準(zhǔn)度和精度。

目前大部分國(guó)內(nèi)外廠商達(dá)到了2-2.5%FS的串?dāng)_度，坤維科技的六維力傳感器準(zhǔn)度則達(dá)到了0.3FS（含串?dāng)_）。歸根結(jié)底在于，坤維科技以產(chǎn)品為導(dǎo)向，在攻克難關(guān)的同時(shí)掌握了多項(xiàng)核心技術(shù)，包括力傳感器結(jié)構(gòu)優(yōu)化、六軸聯(lián)合加載標(biāo)定校準(zhǔn)技術(shù)、高精度串?dāng)_解耦算法等。

目前，坤維科技的全自動(dòng)六軸聯(lián)合標(biāo)定檢測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)具備了1.5萬(wàn)臺(tái)/年的標(biāo)定能力，在今年獲得小米產(chǎn)投、舜宇產(chǎn)業(yè)基金、深創(chuàng)投、明薈、匯川產(chǎn)投等企業(yè)的A輪融資后，沖刺新建3萬(wàn)臺(tái)/年的產(chǎn)能。

一個(gè)向好的信號(hào)是，目前人形機(jī)器人對(duì)六維力傳感器的需求呈現(xiàn)出定制化需求更多、實(shí)驗(yàn)性產(chǎn)品更多的趨勢(shì)，隨著終端客戶(hù)批量化需求，加上生產(chǎn)技術(shù)的自動(dòng)化程度提升，六維力傳感器的價(jià)格有望進(jìn)一步下探。

正如坤維科技創(chuàng)始人熊琳所表示，通過(guò)效率提升和資本賦能，降低六維力傳感器的生產(chǎn)成本，推動(dòng)機(jī)器人行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用，帶給客戶(hù)超出預(yù)期的體驗(yàn)，是坤維科技所追求的目標(biāo)。

GGII預(yù)測(cè)，在國(guó)產(chǎn)人形機(jī)器人邁過(guò)萬(wàn)臺(tái)級(jí)銷(xiāo)量大關(guān)之后，到2027年，人形機(jī)器人的平均成本將會(huì)下降到19.16萬(wàn)元，人形機(jī)器人中六維力傳感器的單臺(tái)使用成本將會(huì)下探至5000元大關(guān)。

面對(duì)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有人認(rèn)為是資本泡沫大肆唱衰，也有人堅(jiān)信是未來(lái)改變世界的顛覆性力量，人類(lèi)正在見(jiàn)證一個(gè)歷史性的時(shí)刻，從左搖右晃的蹣跚學(xué)步，到穩(wěn)定跑完21km的半程馬拉松，從千萬(wàn)次在實(shí)驗(yàn)室數(shù)字世界的仿真模擬，到一次在工廠物理世界的成功落地……

不論是科技革命的狂歡，還是商業(yè)故事泡沫，總有人甘當(dāng)幕后英雄，支撐著行業(yè)在清晨曙光到來(lái)前的黑夜中奮勇前行。