2025.6.5人形机器人行业观察

一、六维力传感器：人形机器人运动控制的核心增量部件

1.1 运动控制能力：人形机器人技术迭代的核心方向

• 特斯拉 Optimus 的优化路径：2025 年 5 月发布的 Optimus 视频显示，其已实现家务操作（扔垃圾、使用吸尘器、搅拌食物等）及重物搬运（抬起 Model X 前连杆），聚焦智能化学习能力与运动控制精度提升。

• 行业现状与挑战：2025 年 4 月北京亦庄全球首个人形机器人半程马拉松赛（21.1 公里，含坡道、非平整路面）中，20 支参赛队伍仅 6 支完赛，完赛率 30%。冠军 “天工队” 用时 2 小时 40 分 42 秒，其余队伍普遍存在步态不稳、平衡失控问题，凸显运动控制技术的提升空间。

1.2 六维力传感器的技术价值

• 功能定位：

• 平衡控制：安装于脚踝 / 足底，实时测量地面力的三维力（Fx/Fy/Fz）及三维力矩（Mx/My/Mz），通过控制算法调整步态，实现非平整路面避障（如砂石、沙袋路面测试中表现优异）。

• 精细操作：手腕部安装时可捕捉 0.1N 级微小力变化，适用于精密装配、分拣（如智元机器人远征 A2-W 分拣机器人应用案例）。

• 技术对比：

传感器类型	一维力传感器	三维力传感器	六维力传感器
适用场景	力方向固定（如直线推拉）	力方向随机、作用点固定	力方向与作用点均随机（如机器人末端关节）
测量维度	Fz（单轴力）	Fx/Fy/Fz（三轴力）	Fx/Fy/Fz+Mx/My/Mz（六维力 / 力矩）
典型应用	电子秤、压力机	工业机械臂力控	人形机器人行走控制、手术机器人精细操作

1.3 技术壁垒：结构设计、工艺与标定的三重门槛

• 核心技术路线：

• 应变式传感器：主流方案（如国际龙头 ATI 采用硅应变片技术），通过弹性体形变引起阻值变化测量力，优势为精度高（0.1% FS 级）、刚度大、动态响应好，缺点是温度漂移明显（需温度补偿工艺）。

• 其他技术：光学式（光栅形变）、压电式（电荷变化）、电容式（极距变化），但成本高或仅适用于动态测量。

• 三大技术壁垒：

i. 弹性体结构设计：影响灵敏度、维间耦合（串扰），需通过有限元仿真优化应力分布。

ii. 生产工艺：应变片粘贴精度（误差 < 0.01mm）、温度补偿（-40℃~85℃全温区校准）需资深工程师操作，规模化生产需自动化贴片设备。

iii. 标定与测试：

• 设备壁垒：需自行研制六维联合加载设备（精度 0.5% FS），集成光学定位、机电一体化技术（如美国 ATI、以色列 Nano17 设备）。

• 样本量爆炸：一维传感器标定需 9 个样本点，六维需531441 个样本点（每个维度 9 点，6 维度组合），检测需满足随机性与非相关性要求。

• 解耦算法：通过数学矩阵消除维间耦合，串扰需控制在 1% FS 以内（国际领先水平），国内企业目前多在 3%-5% FS 区间。

二、市场空间：人形机器人驱动六维力传感器高速增长

2.1 全球市场规模测算

• 核心假设：

• 人形机器人产量：2025 年 2.61 万台，2030 年 104 万台，2035 年 400.5 万台（CAGR-10=30%），单台传感器用量从 2 个（2025）提升至 4 个（2030 年后）。

• 价格趋势：进口产品单价从 2025 年 2 万元 / 个降至 2035 年 0.15 万元 / 个（规模化降本 + 国产替代）。

• 市场规模：

年份	人形机器人市场（亿元）	协作机器人市场（亿元）	其他行业（亿元）	总计（亿元）	CAGR
2025E	10.44	4.75	4.00	19.19	-
2030E	124.80	12.12	7.50	144.42	49.73%（5 年）
2035E	240.30	22.50	15.00	277.80	30.6%（10 年）

• 占比结构：2024 年工业机器人（含协作机器人）占比超 70%，人形机器人仅占 5%；2030 年人形机器人占比提升至 86.4%，成为主导市场。

2.2 成本现状与降本路径

• 当前成本：特斯拉 Optimus Gen2 单台使用 4 个六维力传感器，总成本占比 24.4%，单个成本约 3400 美元（约 2.45 万元）；国产替代初期产品单价约 1.5 万元（如优必选采购价），进口高端产品（如 ATI）单价 1-12 万元。

• 降本驱动因素：

i. 规模效应：2030 年全球需求 416 万个，较 2025 年增长 80 倍，单位生产成本下降 60%。

ii. 技术迭代：结构优化（减少应变片用量 30%）、MEMS 工艺普及（硅基应变片成本降低 40%）。

iii. 国产替代：本土厂商通过非标设备自研（如坤维科技）降低标定成本 50%，毛利率较进口产品高 10%-15%。

三、竞争格局：外资主导高端市场，国产替代加速

3.1 国际厂商：技术垄断与市场份额

• 头部企业：

• ATI（美国）：全球市占率超 40%，硅应变片技术成熟，产品精度 0.1% FS，主要客户包括特斯拉、波士顿动力。

• Kistler（瑞士）：压电式技术领先，动态响应速度 < 1ms，聚焦工业自动化与汽车测试。

• Robotiq（加拿大）：协作机器人力控方案龙头，单价 0.5-2 万元，适配 UR、ABB 等品牌。

• 市场策略：通过专利壁垒（如 ATI 持有 23 项六维力传感器核心专利）和行业标准制定（如 ISO 13001 力控标准）维持高端市场地位。

3.2 国内厂商：从技术跟跑到局部突破

• 竞争梯队：

梯队	企业	技术进展	应用场景	对标国际水平
第一梯队	坤维科技、鑫精诚	应变式六维力传感器精度达 0.5% FS，完成工业机器人送样	协作机器人、汽车测试	ATI（5 年前水平）
第二梯队	宇立仪器、蓝点触控	三维力传感器为主，六维产品进入研发阶段	医疗康复、物流分拣	-
第三梯队	凌云股份、安培龙	联合中科院开发六维力传感器，完成原理样机测试	人形机器人（送样中）	-

• 政策助力：

• 工信部揭榜挂帅任务（2023 年）：目标 2025 年前实现六维力传感器精度 0.5% FS、响应时间 < 0.03s，成本较进口产品降低 50%。

• 《人形机器人创新发展指导意见》：明确将高精度传感器列为核心零部件，要求 2025 年实现关键技术突破，保障供应链安全。

3.3 国产替代空间

• 市场份额：2022 年国内六维力传感器市场中，国产品牌占比 < 30%，高端市场（精度 < 1% FS）几乎由外资垄断；预计 2030 年国产份额提升至 45%，2035 年超 60%。

• 成本优势：国内厂商人工成本低 30%-50%，且享受研发补贴（如凌云股份联合中科院项目获政府补助 2000 万元），同等精度产品价格较进口低 20%-30%。

四、相关企业分析：技术突破与产业化进展

1. 凌云股份（600480.SH）

• 业务布局：汽车零部件（占比 80%）+ 传感器（新兴业务），联合中科院合肥物质院、中兵智能研究院承接工信部力传感器揭榜任务。

• 财务数据：

• 2024 年营收 188.37 亿元（+0.72%），归母净利润 6.55 亿元（+3.77%）；2025Q1 营收 43.49 亿元（+0.92%），净利润 2.15 亿元（-2.91%）。

• 传感器业务：完成拉压力传感器批量送样，六维力传感器进入结构设计阶段，预计 2026 年量产。

• 客户资源：特斯拉、比亚迪等车企，传感器业务拟切入优必选、达闼等人形机器人厂商。

2. 安培龙（300890.SZ）

• 技术优势：MEMS 硅基应变片 + 玻璃微熔工艺，单向力传感器、力矩传感器已送样新松、埃斯顿等机器人企业。

• 财务数据：

• 2024 年营收 9.40 亿元（+25.93%），归母净利润 0.83 亿元（+3.44%）；2025Q1 营收 2.61 亿元（+42.15%），净利润 0.20 亿元（+59.49%）。

• 研发投入：2024 年研发费用率 8.5%，重点突破六维力传感器解耦算法，预计 2025 年下半年完成客户技术交流。

3. 杭州柯林（688611.SH）

• 业务延伸：从电力监测传感器拓展至机器人领域，基于声 / 电 / 光 / 磁多传感器技术积累，开发六维力传感器解耦算法。

• 进展：2025 年上半年完成老化内测，测试精度达 0.8% FS，正推进某头部人形机器人厂商送样，预计 Q3 产生收入。

• 财务数据：2024 年营收 5.41 亿元（+168.23%），净利润 0.73 亿元（+54.72%）；2025Q1 营收 0.34 亿元（+8.67%），净利润 0.05 亿元（+4.67%）。

4. 柯力传感（603662.SH）

• 全栈布局：称重传感器龙头，拓展机器人多维力传感器，已开发手腕 / 脚腕用六维力传感器，掌握结构 / 算法双解耦技术。

• 市场突破：2024 年向 50 余家机器人客户送样，部分工业机器人客户进入批量订单阶段，单价 1.2 万元 / 个（较进口低 40%）。

• 财务数据：2024 年营收 12.95 亿元（+20.79%），净利润 2.61 亿元（-16.62%）；2025Q1 营收 3.16 亿元（+27.08%），净利润 0.76 亿元（+75.85%）。

5. 东华测试（300354.SZ）

• 技术沉淀：源自航空航天测力天平技术，抗干扰能力突出，六维力传感器进入小批量试制阶段，精度 1.2% FS。

• 应用场景：工业机器人（打磨、装配）、汽车碰撞测试（假人受力分析），2025 年拟募资 1.5 亿元扩产。

• 财务数据：2024 年营收 5.02 亿元（+32.79%），净利润 1.22 亿元（+38.90%）；2025Q1 营收 1.09 亿元（+4.25%），净利润 0.29 亿元（+5.64%）。

6. 中鼎股份（000887.SZ）

• 子公司布局：安徽睿思博聚焦人形机器人部件，与合肥星汇传感合资开发力觉传感器，计划 2025 年建成产线。

• 协同优势：现有密封件、橡胶件业务可适配机器人关节，部分连杆产品已获特斯拉定点，传感器业务拟整合至机器人总成方案。

• 财务数据：2024 年营收 188.54 亿元（+9.33%），净利润 12.52 亿元（+10.63%）；2025Q1 营收 48.54 亿元（+3.45%），净利润 4.03 亿元（+11.52%）。

7. 索辰科技（688507.SH）

• 技术跨界：CAE 仿真软件龙头，旗下索辰仿真开发六维力传感器，采用并联机构设计，精度 0.1% FS（国际领先），2024 年 3 月完成原理验证。

• 并购整合：收购力控元通（SCADA 软件厂商），拟打通 “传感器 + 仿真 + 控制” 全链条，2025 年 Q1 亏损收窄至 0.16 亿元。

• 财务数据：2024 年营收 3.79 亿元（+18.24%），净利润 0.41 亿元（-27.89%）；2025Q1 营收 0.39 亿元（+21.73%）。

8. 汉威科技（300007.SZ）

• 多维布局：触觉传感器（柔性电子皮肤）、惯性测量单元（IMU）、MEMS 压力应变片，构建 “触觉 - 力控 - 平衡” 传感器矩阵。

• 研发进展：电子鼻（气味传感器）进入医疗机器人测试阶段，六维力传感器处于联合研发阶段，拟 2026 年推出样机。

• 财务数据：2024 年营收 22.28 亿元（-2.61%），净利润 0.77 亿元（-41.38%）；2025Q1 营收 6.03 亿元（+1.54%），净利润 0.17 亿元（+16.91%）。

五、风险提示

1. 人形机器人产业化不及预期：若 Optimus 等产品量产延迟，2030 年市场规模可能较预测值低 30% 以上。

2. 国产技术突破受阻：标定设备自研失败或解耦算法瓶颈可能导致精度无法达标（如串扰 > 5% FS），拖累替代进程。

3. 价格战风险：2027 年后若国内厂商超 10 家量产，单价可能提前跌破 0.5 万元，压缩毛利率至 20% 以下。

4. 供应链风险：应变片依赖进口（如日本共和电业），若贸易摩擦加剧，原材料成本可能上涨 20%-30%。

六、附录：关键数据速览

• 技术参数对比：

指标	国际领先（ATI）	国内第一梯队（坤维科技）	国内第二梯队
精度	0.1%FS	0.5%FS	1.2%FS
串扰	<1%FS	3%-5%FS	8%-10%FS
响应时间	<0.01s	0.03s	0.1s
单价（万元）	5-12	1.5-3	1-2

• 政策目标量化：

2025 年：六维力传感器成本 < 1 万元 / 个，精度≤0.5% FS，国产厂商市场份额提升至 25%。

2030 年：人形机器人渗透率超 10 台 / 万人，带动六维力传感器年需求超 400 万个。