六维力传感器助力人形机器人感知世界

今年以来，人形机器人赚足了风头，展现场景可谓是百花齐放：在春晚身着花棉袄灵活挥舞手绢、原地后空翻秀出一身中国功夫、在马拉松比赛中快步小跑、在汽车工厂搬运一箱箱物料、拧紧一颗颗螺丝……

人形机器人能够如此真实地感知物理世界，并丝滑模仿人类的行动，都离不开传感器这一“幕后英雄”，而六维力传感器，更是人形机器人进行精细化操作、实现精准力觉控制的关键零部件。

六维力传感器可以同时感受正交3个方向的力和力矩，可以标定空间中任意作用点上的力，目前单个人形机器人需要使用2个以上的六维力传感器，主要用于手腕、脚腕、足底、指尖等部位，如特斯拉、波士顿动力、优必选等企业的人形机器人均使用了4个六维力传感器。

基于力觉/视觉等感知模块，配合运动控制小脑、AI大脑的综合方案，人形机器人得以具备更强的自我感知、自主学习、智能决策、自主执行能力，无论是表演炫技、奔跑跳跃，还是进厂打工都能胜任。

赋予力觉感知：让机器人拿得稳、跑得快

对于机器人而言，任何一个在人类看来很简单的动作，都是一个复杂场景，感知作为机器人接触物理世界的第一步，承担了桥梁和纽带的关键作用。

面对外界热议的人形机器人“频频摔倒”、“走路像老太太”等机体平衡和步态问题，六维力传感器可以很好地助力解决这一问题。

以行走和奔跑为例，人形机器人在脚踝或足底使用六维力传感器，可以实时测量地面力的大小和方向分布，进而将数据传输给小脑，通过控制算法调整人形机器人的机体平衡和步态，完成在非平整地面、障碍地面的稳定行走和避障。

而在手腕部位安装六维力传感器，哪怕0.1N微小的力度变化也能及时捕捉，可以帮助机器人精准判断物体的重量和所需施加的力量，避免对物体造成损坏或力度不足，提升机器人手部操作的精细化程度，既能保证与人类日常交互的安全性，又足以胜任如微小零件的精密装配、分拣、物料搬运等工作。

智元机器人在远征A2-W分拣机器人的手腕处使用了坤维科技的六维力传感器

当前许多人形机器人企业的研发重点在精细化操作能力，希望实现机器人上半身的“手眼脑协同”，进而打开更多商业化场景的大门，因此对六维力传感器的需求进一步提升。

之前六维力传感器技术长期被国外企业垄断，随着航空航天、机器人等产业的国产化率不断提高，涌现了一批锐意进取的国产企业，以前沿创新技术为锚点破局，坤维科技便是其中的佼佼者。

坤维科技成立于2018年，创始团队均来自航空航天背景，基于在多维力传感器领域超20年的技术积累，在“机器换人”的时代大潮中，坤维科技将技术迁移到机器人领域，并瞄准了六维力传感器这一核心感知领域，让机器人更真实地感知物理世界，助力其在工业与商业领域更好地应用落地。

目前坤维科技的产品线覆盖了六维力传感器、关节扭矩传感器、底座力传感器，用于人形机器人、协作机器人、工业机器人、灵巧手/机械夹爪、汽车质量测试、康复手术、航空航天等领域。

如坤维科技发布的机器人腕部力觉传感器、踝部力觉传感器等系列产品，采样频率达到1000Hz，通过六维联合标定技术提升精准度，充分抑制串扰，准度达到0.3%FS（含串扰）、重复精度达0.1%FS。

据高工机器人了解，自2023年开始，小米人形机器人项目已向坤维科技采购KWR60系列六维力传感器产品，应用于机器人手腕部位中。2024年末，小米产投完成了对坤维的股权投资。

在高灵敏、高动态性能之外，产品刚性也十分重要，比如应用在脚腕和足底的六维力传感器，需要具备较强的过载能力，能够承受高于机器人的自重力。坤维科技采用航空合金、高强度合金钢等材料，部分六维力传感器具备最大可承受500%FS的抗过载能力。

据坤维科技方面透露，目前北京人形机器人创新中心、银河通用、智元机器人、小米机器人、小鹏汽车、国内某头部新能源车企等企业均向坤维科技采购了六维力传感器，用于人形机器人的测试和工厂实地应用。

北京人形机器人创新中心“天工”搭载了坤维科技高精度六维力传感器

在海外市场，北美头部汽车&人形机器人企业也向坤维科技发出了采购试样的邀请，部分力传感器产品已经销往北美，此外还有一部分国外科研院所、高校等机构向坤维科技采购六维力传感器。

持续突破技术瓶颈

以效率量产带动行业应用

具身智能的火热，带动了人形机器人、双臂机器人对精细化操作的需求，许多汽车行业、3C电子行业、科研教育院所的终端客户也在迫切渴望使用智能机器人，与现有生产或研究场景进行融合提效。

高工机器人产业研究所（GGII）预计，到2027年，中国市场六维力/力矩传感器销量有望突破84000套，复合增长率超过60%，其中机器人行业销量有望突破42000套，即有一半将用在机器人身上。

小目标很丰满，但成本依然是当前人形机器人企业的顾虑，根据摩根士丹利公布的数据显示，特斯拉Optimus Gen2所用到的4个六维力传感器成本大约占总成本的24.4%，单个六维力传感器的成本接近3400美元。

高工机器人调研发现，当前国内六维力传感器的产品平均单价在2~4万元，一方面是当前人形机器人行业尚未形成大规模量产，批量化采购的订单较少，采购价很难降低；另一方面，当前六维力传感器在生产、标定等环节还存在技术难点，导致出厂成本和使用成本双高。

据高工机器人了解，六维力传感器有三大技术壁垒，涉及到产品结构设计、生产工艺和标定检测。

一是弹性体的结构设计，直接影响着传感器的灵敏度、动态性能、维间耦合等指标。

二是生产工艺的复杂程度，以目前最成熟的应变片式技术路线为例，应变片的生产特点之一在于需要大批量生产才能覆盖单次的启动成本，同时包括贴片、温度补偿、测试等环节需要大量的专业工程师参与。

三是传感器的校准和标定技术，标定是指通过硬件或软件方法解决多通道信号在传输过程中互相干扰的问题（即解耦），六维力传感器的标定样本空间含531441个样本点，是一维力传感器难度的6次方，需要借助标定设备通过解耦算法极力降低串扰，提升准度和精度。

目前大部分国内外厂商达到了2-2.5%FS的串扰度，坤维科技的六维力传感器准度则达到了0.3FS（含串扰）。归根结底在于，坤维科技以产品为导向，在攻克难关的同时掌握了多项核心技术，包括力传感器结构优化、六轴联合加载标定校准技术、高精度串扰解耦算法等。

目前，坤维科技的全自动六轴联合标定检测系统已经具备了1.5万台/年的标定能力，在今年获得小米产投、舜宇产业基金、深创投、明荟、汇川产投等企业的A轮融资后，冲刺新建3万台/年的产能。

一个向好的信号是，目前人形机器人对六维力传感器的需求呈现出定制化需求更多、实验性产品更多的趋势，随着终端客户批量化需求，加上生产技术的自动化程度提升，六维力传感器的价格有望进一步下探。

正如坤维科技创始人熊琳所表示，通过效率提升和资本赋能，降低六维力传感器的生产成本，推动机器人行业大规模应用，带给客户超出预期的体验，是坤维科技所追求的目标。

GGII预测，在国产人形机器人迈过万台级销量大关之后，到2027年，人形机器人的平均成本将会下降到19.16万元，人形机器人中六维力传感器的单台使用成本将会下探至5000元大关。

面对人形机器人产业的发展，有人认为是资本泡沫大肆唱衰，也有人坚信是未来改变世界的颠覆性力量，人类正在见证一个历史性的时刻，从左摇右晃的蹒跚学步，到稳定跑完21km的半程马拉松，从千万次在实验室数字世界的仿真模拟，到一次在工厂物理世界的成功落地……

不论是科技革命的狂欢，还是商业故事泡沫，总有人甘当幕后英雄，支撑着行业在清晨曙光到来前的黑夜中奋勇前行。