在机器人技术的发展进程中，传感器宛如机器人与外界沟通的桥梁，发挥着不可或缺的关键作用。国金证券发布的《2025 年机器人传感器行业专题报告：外界互动的必备感知》深入剖析了这一行业的核心要素、关键技术以及市场格局，让我们得以一窥机器人传感器领域的全貌。

一、传感器：机器人感知世界的桥梁

（一）机器人智能化的核心 —— 感知层能力提升

传感器是一种能够接收被测量对象信息，并将其转换为电信号或其他所需信号类型的装置，是获取环境、设备信息的主要手段。在机器人系统中，其核心在于感知和认知层面的不断提升，而传感器正是感知层面的核心部件。

与人形机器人相比，传统工业机器人的传感器除了电流传感器、温度传感器等常规配置外，还配备了力传感器、电子皮肤、视觉传感器、惯性传感器等价值量较高且对性能提升至关重要的传感器。机器人的传感器根据监测目标不同，可划分为内部传感器和外部传感器。

上海电子展了解到，内部传感器主要用于检测机器人自身状态，如位置、手臂间角度等，具体包括位置传感器、速度传感器、惯性测量单元（IMU）以及力 / 力矩传感器。外部传感器则主要通过视觉、听觉和触觉等感官系统与外界实现信息交互，用于检测机器人所处环境及状况，如距物体距离、抓取物体是否滑落等，具体包括视觉传感器、语音识别系统、红外传感器和压力传感器。

（二）重点关注方向 —— 力觉、视觉、触觉传感器

具身智能机器人旨在将 AI 融入机器人物理实体，赋予其像人类一样感知、学习和与环境动态交互的能力。为实现这一目标，具身智能机器人根据功能和应用场景，配备了多种类型的传感器，包括视觉传感器（如摄像头、激光雷达、毫米波雷达、红外传感器等）、听觉传感器（如麦克风）、嗅觉传感器（如气味传感器）、触觉传感器（包括力传感器）、编码器、IMU 等，以实现对外部环境的感知、分析，并做出自身状态反应，完成复杂的交互和操作任务。

综合行业进展与产业趋势，视觉、力觉、触觉三个方向成为未来人形机器人传感器领域值得重点关注的细分方向。

二、视觉：机器人之 “眼”，捕捉信息的关键

（一）3D 视觉成为机器人主流方案，拓展市场空间

视觉方案主要分为 2D 视觉和 3D 视觉。上海电子展了解到，2D 视觉通过 2D 相机分析灰度或彩色图像中的像素灰度特征来获取目标中的有用信息，识别纹理形状，但容易受到光照影响，且无法实现三维精准测量。3D 视觉则具有精度高、信息量大（三维图像）、集成度高等优势，适用于更为复杂、精密的识别、检测需求。

机器人的视觉感知对体积、成本、精准度要求较高，3D 视觉高度集成、体积小、精度高的特点使其更契合机器人应用场景。据 Yole 数据显示，2019 年全球 3D 视觉感知市场规模为 50 亿美元，随着机器人、汽车自动驾驶等下游需求的不断扩张，预计到 2025 年市场规模将达到 150 亿美元，2019 - 2025 年复合增长率约为 20%。随着人形机器人产业的持续推进，中长期来看，3D 传感器的市场需求有望进一步被激发。

（二）机器人 3D 视觉方案多样，奥比中光崭露头角

 上海电子展了解到，目前主流的 3D 视觉方案包括单目结构光、TOF、双目结构光、激光三角测量等。不同主流机器人厂商的视觉方案各有不同，如波士顿动力 Atlas 选择 TOF 深度相机方案，特斯拉 Optimus 选择多目摄像头方案，小米 CyberOne 采用深度视觉模组，优必选 WalkersX 采用多目视觉传感器。

3D 视觉传感器的性能受芯片、算法、传感器模组等因素影响。硬件方面，壁垒在于感光芯片、多传感器融合模组设计以及生产中标定、对齐等工艺把控；软件方面，3D 视觉传感器对算法研发、光学系统等要求较高。

（三）海外头部厂商领先，国产厂商逐步突围

在 3D 视觉传感器领域，海外头部厂商凭借先发优势，通过芯片自制、依托自身产品，业务规模较大。国内代表公司如奥比中光，通过自研芯片，在部分技术指标上逐渐向海外龙头厂商靠拢，未来有望在国产替代进程中取得突破。

三、力觉：高壁垒、高价值，机器人精确、灵活操作的核心

（一）力控在人形机器人中的关键作用

力控能够让机器人感知力量并实现实时控制，从而完成高度灵活和精确的操作。传统工业机器人多通过简单的位置控制实现动作，如在封闭、确认的空间中沿着事先规划好的轨迹运动，或配合简单视觉系统反馈，具备基础适应外界可变环境的能力，但无法完全满足需要末端执行器力控制的场景。

力控的引入，使机器人能够实现精准的柔顺控制，实时感知外界信息变化。以坤维科技的六维力矩传感器应用场景为例，其可根据实际环境调整力的大小，实现高精度操作，如恒力抛光、轨迹贴合等。

（二）人形机器人不同关节适用的力矩传感器

从人形机器人的工作原理判断，未来人形机器人的手腕、脚踝环节需配备六维力矩传感器，其他关节则适用关节扭矩传感器。末端执行机构（手部、脚部）在执行过程中力臂较大且随机变化，对力的精确处理要求高，需六维力矩传感器；而其他关节如特斯拉人形机器人的旋转执行机构类似协作机器人关节，线性执行机构通过滚珠丝杠完成直线运动，对力的感知相对简单，预计需单轴力矩传感器。

从检测原理看，电阻应变式传感器综合性能较为突出。其原理是选用金属丝或应变片作为敏感元件，在外力作用下，通过改变金属丝形状实现阻值变化，从而将力 / 力矩转换为电量输出。该类传感器是目前应用较为广泛、技术较为成熟的一种多维力 / 力矩传感器，在人型机器人及其他领域都有应用。

从检测方法来看，电阻应变式、电容式两类检测模式优势明显，有望在人形机器人中得到应用。硅 / 金属箔电阻应变传感器在稳定性、刚度、信噪比等多个维度表现出色，具有较大应用潜力。

从感知维度来看，力传感器主要感知一维、三维、六维力。一维力传感器适用于被测量力方向能与标定坐标轴完全重合的情况，如称重传感器；三维力传感器可用于力的作用点与标定参考点重合，力的方向在三维空间随机变化的场景；六维力传感器则适用于空间中任意方向的力，其作用点不与传感器标定参考点重合且随机变化的情况，能同时测量六个分量，内部算法可解耦各个方向的力和力矩干扰，测量精度较高。

（三）力矩传感器的壁垒剖析

多维力矩传感器存在多方面壁垒。首先，应变片质量直接决定六维力矩传感器性能。应变式传感器通过应变片形变感受外力变化，应变片牢固黏贴在弹性体上，随着弹性体形变，应变片长度变化导致电阻改变，惠斯通电桥通过电环输出信号反馈形变信息以计算力的大小。全球龙头六维力矩传感器公司 ATI 的产品内部，每个维度至少有 4 个应变片，考虑抗温漂等性能需求，单个六维力矩传感器可能需要 30 - 40 个应变片。应变片生产工艺复杂，涉及基地成形、光刻、刻蚀等多个环节，不同环节工艺差距会影响产品性能。

其次，应变片生产环节对 “手艺” 要求高。由于目前六维力矩传感器市场规模相对较小，核心关节应变片尚未进入自动化生产阶段，应变片焊接环节对操作人员要求较高，生产过程中约有 10 - 20% 的六维力矩传感器因焊点误差大导致产品精度受影响。

再者，六维力传感器高精度的实现对设备和工艺提出了很高要求。标定设备用于建立传感器原始信号和受力之间的映射关系，获取固件参数；检测设备用于统计、对比理论真值和实际测量结果的差异，获得传感器的精度和准度。六维力矩传感器研发难度大，涉及多项技术，标定设备设计包含众多技术诀窍，目前多数厂商的设备为自研，标定设备及其算法理解和历史数据积累均是行业重要壁垒。

（四）价格与成本分析

成本方面，六维力矩传感器的成本核心在于应变片和加工成本。单个六维力矩传感器至少需要 24 个应变片，考虑抗温漂、蠕变等需求，一般数量约为 30 - 40 个。以海外应变片头部厂商 HBM 的产品价格为例，单个应变片价格在 100 - 200 元，因此单个六维力矩传感器应变片成本在 5000 - 6000 元。此外，六维力矩传感器成品对精度、准度要求极高，人工加工技术壁垒高，短期内难以实现自动化生产，预计人工成本占比超过 10%。

价格方面，目前海外六维力矩传感器龙头 ATI 的产品价格在 4000 - 8000 美金之间。

（五）国内厂商发展态势与市场前景

中国六维力矩传感器行业集中度较高，2023 年 CR10 达 70%，其中外资品牌占比七成。国产品牌中宇立仪器位居第二，市占率为 12.2%。2020 - 2023 年，国产六维力矩传感器厂商市场份额持续上升，从 2020 年的 19.1% 提升至 2023 年的 32.1%，预计 2024/2025 年将继续提高至 34.7%/39.1%，国产替代空间广阔。

全球力矩传感器的龙头为美国 ATI，国内目前力矩传感器技术领先的企业主要有创业公司（南宁宇立仪器、常州瑞尔特），上市公司则主要包括柯力传感、中航电测、东华测试等。

机器人传感器行业正处于快速发展阶段，视觉、力觉、触觉传感器作为关键细分领域，在技术突破、市场拓展等方面都展现出巨大潜力。随着机器人产业的不断发展，传感器作为其感知世界的 “触角”，将在推动机器人智能化进程中发挥越来越重要的作用，为各行业的自动化、智能化升级提供有力支持 。

文章来源：未来智库