隨著機器人等新興應用場景的涌現(xiàn)，力傳感器作為感知層的“神經(jīng)末梢”，其重要性日益凸顯。它能夠?qū)崟r捕捉并量化機器人與物體接觸時產(chǎn)生的壓力、拉力、扭矩等多維力學信息，從而將“觸覺”從抽象概念轉(zhuǎn)化為可解析的數(shù)據(jù)流。

AI時代對力控精度要求的不斷提高，推動力傳感器需求顯著增長。以人形機器人為例，其搭載的力傳感器的數(shù)量可達40個以上。其中，六維力傳感器作為當前維度最高的力覺傳感器，提供最全面、最精準的力覺信息。

什么是六維力傳感器

六維力傳感器是一種能夠同步測量物體在三維空間中三個方向力（Fx, Fy, Fz）與三個方向力矩（Mx, My, Mz）的高端傳感器。作為機器人的核心力覺感知單元，它通過實時反饋完整的空間力與力矩信息，為機器人實現(xiàn)精準、柔順與安全的作業(yè)提供關鍵數(shù)據(jù)輸入，其有著三大明顯優(yōu)勢：

精度更高：耦合誤差可控制在0.5%-5%以內(nèi)，而采用多個一維傳感器組合解耦，誤差通常超過20%；

結(jié)構(gòu)緊湊：體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，單一六維傳感器體積遠小于六個一維傳感器組合；

協(xié)調(diào)同步：多個一維力傳感器易出現(xiàn)信號不同步問題，而六維力傳感器可同時解算出三個方向的力和力矩，大幅提升系統(tǒng)響應一致性。

以特斯拉人形機器人為例，其配置了14個一維力矩傳感器、14個一維壓力傳感器和4個六維力矩傳感器，僅這三類力傳感器總數(shù)就達32個，還尚未包括上肢手指部分的MEMS觸覺傳感器。

當前，六維力傳感器主流技術是電阻式金屬應變片，占據(jù)約80%市場份額。其成本主要由應變片以及人工構(gòu)成，但存在兩大明顯短板：

器件成本高：單六維傳感器需24-96片應變片，物料成本占比超40%；

人工依賴強：貼片、溫度補償、標定等關鍵工序自動化程度低，依賴人工操作。

敏芯MEMS六維力優(yōu)勢

傳統(tǒng)六維力VS 敏芯六維力

隨著需求持續(xù)擴大，MEMS技術有望從上述兩方面實現(xiàn)成本大幅優(yōu)化。首先，MEMS工藝適合大規(guī)模量產(chǎn)，單晶圓可產(chǎn)出上萬片應變片，大大推動了產(chǎn)品小型化及降低成本。同時，單顆MEMS傳感器可同時測量三個軸上的力（Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z）與力矩(Mx，My，Mz)，特別適合集成于靈巧手手腕與指尖，賦予機器人更精細的力度調(diào)節(jié)與動作控制能力。此外，MEMS技術的批量制造特性與結(jié)構(gòu)設計，有助于實現(xiàn)更優(yōu)的解耦效果與更高精度。

單芯片全維度力/力矩同步測量（Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz）為機器人帶來兩大核心增益：

空間適配性強：毫米級尺寸可嵌入指尖、腕部等微空間，實現(xiàn)精細力控（如0.1N級抓握調(diào)節(jié)）；

性能大幅躍遷：半導體工藝帶來更高信噪比與帶寬（>1kHz），結(jié)合批量制造特性，實現(xiàn)更優(yōu)解耦精度與成本效益。

相較于傳統(tǒng)的六維力，MEMS六維力具備如下優(yōu)勢：

尺寸和重量：體積更小、重量更輕，可實現(xiàn)指尖級集成；

標定工藝：校準步驟減少約90%，極大簡化安裝流程；

測量精度：與傳統(tǒng)方案處于同一數(shù)量級，性能表現(xiàn)相當；

成本：傳感器總成本可降低約95%，為大規(guī)模應用奠定基礎。

1、產(chǎn)品優(yōu)勢

更少的校準點：僅需極少數(shù)據(jù)點即可達到相當精度（如：傳統(tǒng)系統(tǒng)需53,441個數(shù)據(jù)點，而MEMS僅需243個）

更簡化的校準配置：傳感器耦合程度降低與高度一致性，顯著減少了對復雜夾具或多軸加載設備的需求。

更快的校準速度：簡化的數(shù)據(jù)采集流程，縮短校準時間，提高吞吐量并降低成本。

2、產(chǎn)品介紹

1)產(chǎn)品特點

實時測量三軸力+三軸力矩

MEMS+金屬結(jié)構(gòu)：兼具精密傳感與堅固機械穩(wěn)定性

智能處理：內(nèi)置AFE并預載補償算法，輸出潔凈解耦信號

直接SPI輸出：高分辨率、低延遲數(shù)字數(shù)據(jù)

超緊湊輕量化：適用于機器人夾爪與可穿戴設備等指尖級應用

2）產(chǎn)品指標

尺寸：Φ9.6(W)×9.0(H)mm

量程：50N，0.5N*m

耐負載：200N，1.8N*m

絕對精度：5%FS

自研技術奠定發(fā)展基石

發(fā)明專利《六軸力傳感器及其制造方法》專利號：ZL 202411375360.X, 其基于MEMS技術的六維力傳感器，可實現(xiàn)單芯片全維度力/力矩同步測量（Fx/Fy/Fz/Mx/My/Mz）。此專利技術在六軸力傳感器的結(jié)構(gòu)設計和組裝過程中得到了有效驗證，為六軸力傳感器的小型化、批量制造和高精度，提供了基礎性的研究和可行性驗證。

面對呼嘯而來的AI時代，敏芯股份將高舉“對標國際先進標準、深耕高端產(chǎn)品賽道”的發(fā)展戰(zhàn)略，持續(xù)強化自主研發(fā)，進一步推動高性能傳感器的技術迭代與產(chǎn)業(yè)應用。目前，敏芯股份正在加快推進六維力傳感器、機器人用IMU以及手套型壓力與溫度傳感器等項目研發(fā)，以先進的MEMS技術為機器人行業(yè)提供卓越、可靠的解決方案，攜手客戶共創(chuàng)智能化未來。