六维感知，方寸智控——六轴力扭矩传感器，赋予机器人力觉“触感”

2026年08月03日 15:11:56 人气: 264 来源: 深圳市鑫精诚传感技术有限公司

人类手部的精细操作，依赖皮肤触觉、肌肉张力与关节力矩的复杂协同——拧瓶盖时感知旋转阻力，抓鸡蛋时调控握力大小。传统工业机器人虽拥有高速与高重复定位精度，却因缺乏“力觉”而显得僵硬笨拙，难以胜任精密装配、打磨抛光或人机协作等需要力控柔性的任务。六轴力扭矩传感器的出现，打破了这一瓶颈。它如同机器人的“内耳前庭”与“皮肤触觉”合二为一，在狭小空间内同时感知三个方向的力（Fx, Fy, Fz）与三个方向的扭矩（Mx, My, Mz），将外界的力与力矩转化为数字信号，让机器真正“感知”自己的每一份力道，实现从“盲目定位”到“智能力控”的跨越。

六轴力扭矩传感器

六轴同步测量：力的全维度解析

六轴力扭矩传感器内部集成了多组精密应变计，通过弹性体结构的巧妙设计，将空间中的三维力与三维力矩解耦为六个独立的电信号。在笛卡尔坐标系中，传感器可同时输出：

Fx、Fy：水平方向的剪切力，反映侧向推拉或碰撞；
Fz：垂直方向的轴向力，反映按压或提升载荷；
Mx、My：绕水平轴的扭矩，反映翻转或倾斜力矩；
Mz：绕垂直轴的扭矩，反映旋转扭力。

每个维度的信号经过高精度放大与数字解耦算法处理，消除了维度间的串扰——即使受力点在传感器平面任意位置，系统也能准确分离出力与力矩的真实分量，让机器人的“力觉”清晰而不混淆。

核心技术：精度、刚度与动态响应的平衡

1. 高灵敏度与大量程并存
采用十字梁或轮辐式弹性体结构，在保证高刚度的同时实现高灵敏度。量程覆盖从数牛顿至数十千牛顿，分辨率可达0.01%FS，无论是精密电子元件的微力插装（＜1N），还是重载打磨时的接触力监控（＞1000N），都能精准捕捉。

2. 高刚度，不牺牲定位精度
力传感器串联于机器人末端与工具之间，其自身刚度直接影响机器人的位置控制精度。我们的传感器结构刚度经有限元优化，变形量极小，即使承受满量程载荷，形变也控制在微米级，确保力控过程不影响机器人原有的轨迹精度。

3. 高速数据输出与低延时
内置24位高精度ADC及高速数字信号处理器（DSP），数据采样率可达1kHz~8kHz可选，通信延时低至1ms以内。配合力控算法，可实时响应接触力的毫秒级变化，适用于高速打磨、抛光及动态碰撞检测等场景。

4. 过载保护与耐用性
传感器内置机械过载限位结构，可承受数倍于额定载荷的意外冲击而不损坏，特别适用于教育机器人、协作机器人以及频繁碰撞调试的场合。防护等级IP65~IP67可选，防尘防液，适应打磨粉尘或油污环境。

产品系列一览

系列	量程范围（Fx/Fy/Fz / Mx/My/Mz）	输出接口	精度	典型应用
微型系列	5N/5N/10N / 0.1Nm/0.1Nm/0.1Nm	EtherCAT / CAN / 模拟电压	0.5%FS	精密装配、医疗手术机器人、力反馈手控器
通用协作系列	100N/100N/200N / 2Nm/2Nm/4Nm	EtherCAT / CAN / RS485	0.5%FS	协作机器人（如UR、AUBO）、打磨抛光、拖拽示教
工业重载系列	1000N/1000N/2000N / 50Nm/50Nm/100Nm	EtherCAT / Profinet / CAN	0.3%FS	工业六轴机器人装配、重载打磨、去毛刺
科研高精度系列	10N/10N/20N / 0.5Nm/0.5Nm/0.5Nm	EtherCAT / USB / 串口	0.1%FS	触觉反馈研究、仿生手力觉、康复外骨骼

典型应用：让力控赋能千行百业

精密装配与插装：在齿轮、轴承、连接器插装过程中，实时检测接触力和插入扭矩，实现柔顺对位，避免卡死或损伤工件，显著提高装配良率；
机器人打磨与去毛刺：通过力控算法维持恒定的接触力，补偿工件尺寸偏差及路径误差，获得均匀的表面光洁度，延长耗材寿命；
协作机器人拖拽示教：检测操作者施加在末端的手动牵引力，实现零力拖拽编程，降低示教门槛，缩短新产品导入周期；
碰撞检测与安全急停：当检测到异常外力或力矩超出安全阈值时，机器人立即安全停止，为人机协作提供本质安全保障；
抓取力精细调控：在易碎品（鸡蛋、玻璃器皿）、软包电池、食品分拣等场景中，精准控制夹爪握力，实现“轻轻拿、稳稳放”；
康复与医疗：康复外骨骼机器人通过足底或关节六轴力传感器感知患者运动意图，提供助力或阻力；手术机器人末端力反馈让医生“触”到组织硬度，提升手术安全性；
风洞测力与航空测试：飞行器模型在风洞中的六分力测量，为气动特性分析提供核心数据。

选型指南：四步锁定型号

步骤	考量因素	建议
①	安装空间与接口	法兰尺寸是否匹配机器人末端？供电电压及通信协议是否兼容？
②	额定载荷估算	最大负载（工具+工件）重量 × 1.5倍安全系数，作为Fz量程参考；偏心负载折算力矩，确保Mx/My不超限
③	精度与分辨率需求	打磨、抛光等粗力控选0.5%~1%FS即可；精密装配、微力测量需0.1%~0.3%FS
④	环境防护等级	无尘室选IP40；打磨/机加工需IP65以上，考虑抗油污及粉尘积累

如果说视觉是机器人的“眼睛”，那六轴力扭矩传感器就是机器人的“触觉神经”——它让机器从“按预设轨迹盲动”进化为“感知接触、实时调整”的智能体。在柔性制造与人机共融的时代浪潮中，力控正成为机器人智能化的核心标配。

关键词：扭矩转速传感器

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