预见2024：《2024年中国力矩传感器行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)
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预见2024：《2024年中国力矩传感器行业全景图谱》(附市场规模、竞争格局和发展前景等)
行业主要上市公司：柯力传感(603662.SH)、八方股份(603489.SH)、东华测试(300354.SZ)、昊志机电(300503.SZ)、苏州固锝(002079.SZ)、申昊科技(300853.SZ)等
本文核心数据：市场规模;需求量;应用占比;竞争格局;市场均价;
产业概况
1、定义及特征
力矩传感器又称扭矩传感器、扭力传感器、转矩传感器、扭矩仪，分为动态和静态两大类，其中动态扭矩传感器又可叫做转矩传感器、转矩转速传感器、非接触扭矩传感器、旋转扭矩传感器等。 扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动(气动，液力)扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。
当前，按照测量维度来划分，力矩传感器可分为一至六维力矩传感器。其中，多维力矩传感器相较单轴力矩传感器技术壁垒更高，技术难点需兼具静态性能、动态性能和低维间耦合。
近年六维力矩传感器多应用于机器人、航天等下游领域，而在人形机器人中，对柔顺控制要求较高的灵巧手及脚踝部位或将使用六维力矩传感器，身体其他关节则将使用关节扭矩传感器。
2、产业链剖析：产业链市场参与者众多
力矩传感器体积较小，产业链相对简单。上游是原材料，主要有弹性体、应变体、光栅尺、胶粘剂、电容、PCB等，不同类型的力矩传感器原材料不同。中游是不同类型的力矩传感器，主要有应变式、非接触式、无线型、电子式等。下游是机器人力控、动力控制、安全检测、称重起重等应用场景。
力矩传感器产业链上游原材料弹性体供应企业主要有中信特钢、方大特钢、南钢股份;应变式材料主要有瑞尔特、中航电测、华兰海等。光栅尺主要有奥普光电、禹恒光学、新天光电;力矩传感器中游企业主要龙头企业有柯力传感、坤维科技、宇立仪器、海伯森、鑫精诚等。
行业发展历程：技术进步推动行业发展
产业萌芽阶段：1856年英国物理学家汤姆逊发现了在机械应变作用下，金属丝电阻会发生变化的现象，这奠定了电阻应变片的研制基础。
产业应用阶段：此后，电阻应变片得到了快速地发展，在工程领域得到了广泛应用，电阻应变片也是用于扭矩测量的一种较佳选择。1982年日本福冈九州大学研究人员研制出了新型磁头扭矩传感器，利用等离子法在转轴表面喷覆了一段磁致伸缩层，可以使整个测试装置做的紧凑。1984年，Sasada等人提出了改进方案，为了获得较宽的动态范围和较好的线性度，采用了具有特定形状的磁场各向异性的三角形或平行四边形磁片。1986年Sasada等人研究了应用非晶薄带的磁致伸缩逆效应来检测扭矩。1992年王荣等人为改善"角度依存性"问题，采用在转轴的表面粘贴一层特制的软磁合金薄带的方法，研制了逆磁致伸缩扭矩传感器。
技术升级阶段：2005年重庆工学院远程测试与控制技术研究所开发了螺杆差动变压器式的扭矩传感器，当弹性轴受到扭力时，轴会产生一定的扭矩角度，再通过内部的衔铁作用以感应电动势的形式输出。2010年由淮海工学院和江苏海洋资源开发研究院共同研制了一种非接触测量方式的磁电型扭矩传感器。2011年由淮海工学院的文西芹、李纪明等人研究了一种磁弹性效应的新型扭矩传感器，其气隙扰动小、磁滞小、可满足电助力转向系统的使用要求。2014年赵浩、丁立军等人基于电磁感应原理，设计了一种新型扭矩传感器。
2019年重庆大学光电技术及系统教部重点实验室的研究人员，提出了一种新型平板式压电四维力/力矩传感器，大连理工大学联合长春光学精密机械与物理研究所，研制了一种具有分载测量功能的预紧式 Stewart 结构六维力/力矩传感器。
2024年1月，《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中提出，突破人形机器人等高端装备产品等要求。未来，随着航空航天、汽车碰撞测试、柔性机器人对力矩传感器需求的增长，力矩传感器行业将迎来规模化量产的发展阶段。
行业政策背景：政策鼓励力矩传感器等高精度部件不断突破核心技术
近年来，国家出台一系列政策支持引导我国力矩传感器行业发展。2021年《“十四五”机器人产业发展规划》中提出研制三维视觉传感器、六维力传感器和关节力矩传感器等力觉传感器、大视场单线和多线激光雷达、智能听觉传感器以及高精度编码器等产品，满足机器人智能化发展需求。
2022年《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》中提出，加快关键技术突破。例如自行车变速器、中置电机力矩传感器……无线力与称重传感器，动态质量测量技术等，力矩传感器相关技术在轻工业领域应用得到政策上的支持。
2024年1月，工业和信息化部等七部门联合印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，提出面向国家重大战略需求和人民美好生活需要，加快实施重大技术装备攻关工程，突破人形机器人等高端装备产品。政策对于下游行业的支持有利于提升力矩传感器的制造需求。我国力矩传感器行业主要发展政策如下：
行业发展现状
1、国内市场规模超过3.5亿元
力矩传感器应用范围广泛，例如旋转扭矩传感器广泛用于汽车发动机测试、传动系统测试、测功机测试、电动机测试、变速箱测试等。应变片式扭矩传感器产生的信号与各种仪器兼容，可用于数字显示器、数字放大器等，而且可以达到更高精度。总体上看，力矩传感器目前主要用于汽车测试、测量检测、工业、航空航天与国防等领域。根据高工机器人数据显示，2022年国内六维力/力矩传感器市场规模2.39亿元，初步核算，2023年市场规模将超过3.5亿元。
注：机器人是主要应用领域，同时六维的价值较高。其他领域市场规模较小，且力矩传感器使用较为分散，其他维度力矩传感器暂未有数据披露。
2、力矩传感器需求加速增长
力矩传感器销量主要是六维拉动，低维度的产品销量较少，市场分散，暂无具体统计数据。据高工机器人数据，2017-2022年，六维力矩传感器销量从600套左右增长到超过8000套，年复合增速超过55%。2022年中国六维力/力矩传感器销量8360套，同比增长57.97%。
在机器人应用领域，六维力/力矩传感器是机器人实现柔顺滑，智能化控制的重要组成部件，为机器人的力控制和运动控制提供了力信息，从而完成一些复杂、精细的作业，实现机器人智能化起重要作用。2022年机器人行业销量4840套，同比增长62.58%。随着人形机器人加速发展，六维力矩传感器市场规模有望高速增长。
2、2022年机器人用力矩传感器份额超过六成
中国是机器人生产大国，2023上半年，我国工业机器人装机量占全球一半以上，相对而言，力矩传感器安装在机器人上的国内市场需求最广。根据GGII数据显示，2022年六维力矩传感器下游机器人行业占比达68%，是下游应用最广泛的重点领域。
4、机器人用力矩传感器价格较高
从价格来看，机器人用六维力/力矩传感器均价从2017年的4.6万元/套下降至2022年的3.2万元/套。当前仍处于较高水平，应用于人形机器人仍然有一定成本压力。但随着下游细分行业对传感器要求的提升，以及更多参与者进入，六维力/力矩传感器有望进入高速成长期，成本有望逐渐下降。
行业竞争格局
1、区域竞争：江苏省为力矩传感器企业集中地
根据企查猫查询数据显示，截至2024年2月，力矩传感器存续/在业的注册企业所在区域主要分布在江苏、广东、上海、浙江、湖北等地，其中江苏占比最高，接近30%，广东和上海占比分别为15%和14%，这三个地区位居前三。这些地区传感器产业园较多，产业基础较好，下游汽车、机器人等企业分布密集。
2、企业竞争：竞争格局逐步显现
全球六维力/力矩传感器主要品牌可以分为日韩品牌、欧美品牌、国产品牌三类。国产六维力/力矩传感器厂商逐渐成长，如宇立仪器(SRI)、坤维科技、鑫精诚、海伯森、蓝点触控、瑞尔特等，均已有相关产品落地并进入产业化应用。虽然国内真正具备量产能力的厂商仍然较少，但随着机器人等下游需求逐渐释放，各家企业已经开启加速布局。
产业发展前景及趋势预测：年复合增速达60%
力矩传感器行业对下游依赖较大，是汽车、航空航天设备、机器人等先进装备中的重要零部件。近年来，自动驾驶、人形机器人等对控制系统的要求不断提升，仿真和多体动力学的理论发展不断推动了力矩传感器的技术升级。根据GGII的数据显示，预计到2027年，中国六维力/力矩传感器的销量有望突破84000套，复合增长率将超过60%，2024-2028的五年中，市场规模也将保持60%的复合增速，2028年市场规模达到37亿元。
随着产品技术的不断发展和应用领域的不断扩大，力矩传感器发展趋势将呈现以下特点：力矩传感器的微型化和智能化、测量的多元化、特殊领域不断应用、成本逐步下降、国产化提升等。
未来，国内厂商不断完善产品矩阵、降低产品成本以及提升国产化率等。这些因素有望共同推动国内六维力传感器市场实现快速增长，进一步提升中国力矩传感器在全球市场中的竞争力。
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