近年來(lái),盡管中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)保持了一定的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),但其整體規(guī)模仍相對(duì)有限,屬于小眾市場(chǎng)范疇。2023年中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模為2.35億元,同比增長(zhǎng)14.63%。展望未來(lái),隨著下游應(yīng)用場(chǎng)景的不斷豐富和技術(shù)的持續(xù)迭代升級(jí),中國(guó)六維力傳感器市場(chǎng)有望迎來(lái)更加廣闊的發(fā)展空間。預(yù)計(jì)在未來(lái)幾年內(nèi),市場(chǎng)規(guī)模和出貨量均有望實(shí)現(xiàn)穩(wěn)步增長(zhǎng),為行業(yè)內(nèi)的企業(yè)帶來(lái)更多的市場(chǎng)機(jī)遇和發(fā)展空間。
六維力傳感器是一種能夠同時(shí)測(cè)量三維空間中的三個(gè)正交力(Fx、Fy、Fz)和三個(gè)正交力矩(Mx、My、Mz)的傳感器,它能夠提供完整的六自由度力和力矩?cái)?shù)據(jù)。工作原理通?;趹?yīng)變片原理或壓電效應(yīng)原理。應(yīng)變片原理是通過(guò)測(cè)量外力作用下彈性體形變引起的應(yīng)變片電阻變化來(lái)感知力和力矩,而壓電效應(yīng)原理則是通過(guò)測(cè)量壓電晶體在外力作用下產(chǎn)生的電荷變化來(lái)感知力和力矩。傳感器內(nèi)部的算法會(huì)解耦各方向力和力矩間的干擾,提高測(cè)量精度。按照工作原理的分類(lèi)方式,六維力矩傳感器行業(yè)可分為電容式六維力矩傳感器、壓電式六維力矩傳感器、光學(xué)式六維力矩傳感器和應(yīng)變片式六維力矩傳感器。
中國(guó)六維力傳感器行業(yè)近年來(lái)受到了國(guó)家政策的大力支持,以促進(jìn)其研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。2024年1月,工業(yè)和信息化部等七部門(mén)印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》,提出加強(qiáng)前瞻謀劃部署。把握全球科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),重點(diǎn)推進(jìn)未來(lái)制造、未來(lái)信息、未來(lái)材料、未來(lái)能源、未來(lái)空間和未來(lái)健康六大方向產(chǎn)業(yè)發(fā)展。未來(lái)制造。發(fā)展智能制造、生物制造、納米制造、激光制造、循環(huán)制造,突破智能控制、智能傳感、模擬仿真等關(guān)鍵核心技術(shù)。該政策的實(shí)施對(duì)六維力傳感器行業(yè)而言,不僅意味著技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的機(jī)遇,還預(yù)示著更加廣闊的市場(chǎng)前景和國(guó)際化發(fā)展的可能性。
六維力傳感器行業(yè)發(fā)展主要經(jīng)歷了三個(gè)階段。1974年至1990年的萌芽期,技術(shù)壁壘與高昂的成本限制六維力傳感器的廣泛應(yīng)用。主要的行業(yè)發(fā)展動(dòng)力均為科研機(jī)構(gòu)。1990年至2020年的啟動(dòng)期,六維力傳感器在汽車(chē)碰撞測(cè)試、機(jī)器人手臂控制等領(lǐng)域得到初步應(yīng)用,并取得一定的技術(shù)突破。同時(shí),六維力傳感器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)逐漸建立和完善。2020年至今的高速發(fā)展期,六維力傳感器市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)大,成為全球力傳感器的重要組成部分。全球競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈,中國(guó)和國(guó)際企業(yè)紛紛加大投入。六維力傳感器的發(fā)展也推動(dòng)下游機(jī)器人,智能制造,醫(yī)療等新興領(lǐng)域的發(fā)展。
六維力傳感器技術(shù)壁壘高,主要體現(xiàn)在維間耦合影響測(cè)量精度OB電競(jìng),、全方位機(jī)械過(guò)載保護(hù)操作復(fù)雜以及動(dòng)態(tài)性能難以測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決上。這需要依賴嚴(yán)格的加工精度、強(qiáng)大的產(chǎn)品性能與前沿的智能算法等要素。同時(shí),六維力傳感器還需要具備高精度、快速響應(yīng)、高可靠性和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn),以滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。國(guó)內(nèi)企業(yè)在這些方面與國(guó)際先進(jìn)水平相比仍存在一定差距,需要加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新力度。
六維力傳感器的標(biāo)定與檢測(cè)需要依賴六維聯(lián)合加載設(shè)備,這是高精度六維力傳感器研發(fā)和生產(chǎn)的必要條件。然而,這種設(shè)備目前不能直接采購(gòu),需要由六維力傳感器廠商自行研制。這涉及空間光學(xué)定位、載荷位移補(bǔ)償、機(jī)電一體化等多項(xiàng)綜合技術(shù),具有較高的技術(shù)門(mén)檻。若設(shè)備存在誤差或不能同時(shí)對(duì)六個(gè)方向同時(shí)加載力或力矩,將影響六維力傳感器標(biāo)定的準(zhǔn)確性,進(jìn)而影響產(chǎn)品的性能和應(yīng)用效果。
六維力傳感器市場(chǎng)壁壘主要體現(xiàn)在產(chǎn)品選型困難和使用技術(shù)相對(duì)薄弱等方面。由于六維力傳感器的應(yīng)用場(chǎng)景多樣且復(fù)雜,選擇合適的傳感器需要考慮量程需求、使用環(huán)境、機(jī)械出線需求以及通訊方式和配套軟件等多個(gè)因素。同時(shí),國(guó)內(nèi)企業(yè)在特殊領(lǐng)域如航空航天等與海外品牌相比仍存在較大差距,需要加大市場(chǎng)拓展力度和技術(shù)創(chuàng)新投入,提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和市場(chǎng)占有率。
六維力傳感器行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括原材料和零部件的供應(yīng)。原材料涵蓋了鋼材、鋁材、箔材、陶瓷材料OB電競(jìng),、半導(dǎo)體材料等,而零部件則包括彈性體、應(yīng)變片、電路板(PCB)、粘接劑、光纖、電容、光柵等。產(chǎn)業(yè)鏈中游是六維力傳感器的制造環(huán)節(jié)。產(chǎn)業(yè)鏈下游是六維力傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域,主要包括工業(yè)機(jī)器人、人形機(jī)器人、汽車(chē)、電子、醫(yī)療、航空航天等。
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