ABB、安川電機、KUKA等為代表的四大家族企業，無疑代表了當前機器人行業的頂尖水平。

但占據中國機器人產業70%以上市場份額的四大家族企業，在各個工業市場上的成就，不僅僅是獨自一家企業的成功，背后上游零部件對于機器人性能的影響非常關鍵。

▍高性能傳感器作用巨大

傳感器就是機器人中一種重要的零部件，從原理上來說，傳感器能夠根據被測量的信息，通過一定規律的信號變換，將其轉換成機器人所需的電信號或其他形式的信息，并完成輸出，以滿足信息在采集、傳輸、記錄和控制等工業智能化過程中的要求。

力傳感器就是機器人力感知的關鍵部件。ABB、安川、KUKA等企業的機器人，能夠廣泛應用于仿生、醫療、打磨、裝配、抓取及人機共融等領域中，持續開發拖動示教、人機交互等功能，除開本身具備高柔性、高自動化等優點，力傳感器的作用不可忽視。

以汽車車身焊縫打磨為例，該應用一直都是集成商公認的高端打磨應用，要求設備的智能化程度高、力控效果好、工作穩定可靠。

而這些汽車行業的集成商之所以大多選擇四大家的機器人，很大一部分原因在于，借助高性能力傳感器，ABB、KUKA等企業可以輕易實現循徑精度、運動速度、周期時間、可程序設計等機器人性能的提升，大幅度提高生產的質量、效率以及可靠性。這對于汽車產線來說非常重要。

以ABB機器人為例，在類似汽車焊縫打磨應用中，ABB機器人基于機械手和環境間的交互作用，將環境力引入控制回路，提高機器人和外界可控的接觸力和接觸的穩定性，使得機器人可做接觸運動而不發生碰撞停機現象。

從ABB、KUKA、安川等企業類似的許多案例中，都可以發現高性能的力傳感器功不可沒。

那么KUKA、ABB等企業如此優秀的力傳感器背后，功臣到底是誰？

▍四大家背后的國產品牌

得益于美的收購KUKA，一些KUKA的合作供應商逐漸浮出水面。

深挖KUKA、ABB的力傳感器合作商，可以發現這家名叫SRI的企業，從企業注冊資料來看，竟然是一家我國本土的企業—宇立儀器，其創始人是美國FTSS原總工黃約博士。目前，FTSS在汽車碰撞假人多維力傳感器領域處于全球領導地位。

在工業機器人應用領域中，一般使用單軸力傳感器、三軸力傳感器和六軸力傳感器三種。目前市場情況火爆的協作機器人，也是使用關節扭矩傳感器和六軸力傳感器。

從許多資料可以發現，單軸力傳感器和單軸扭矩傳感器在市場上已有很多產品，但早期因為采購量不大，并未針對機器人應用做特殊設計，因此在易用性、耐用性方面一直不強。宇立儀器（SRI）在2007成立以來，就看準了該領域，并隨后持續實現了深耕。

從其官網來看，宇立儀器（SRI）多年來前后一共設計生產了9大系列，300多個型號的多軸力傳感器，從一軸至六軸，都有相應的產品覆蓋，可以說在這個板塊扎根非常深。

從應用領域來看，由于宇立儀器產品品類齊全，產品線覆蓋各類力矩傳感器、數據采集、力控打磨等。近年來隨著機器人在更多的制造業細分領域發揮著越來越重要的作用，而打磨、拋光、去毛刺作為制造業中不可缺少的基礎工序，所以力控打磨也逐漸進入人們的視野中。

從四大家近年來推出的許多行業應用案例來看，四大家企業早就形成了自己的力控打磨技術路線。就ABB、庫卡的力控打磨套件產品分析，目前主要是六軸力傳感器反饋控制和自適應打磨頭兩種方案。

按照宇立儀器一些已經公布的資料可以判斷，借助良好的產品質量，以及純原創從不模仿的創新性，SRI的六軸力傳感器早于2012年前后，就陸續在ABB、YASKAWA、KUKA、FOXCONN等國際領先的機器人企業得到良好應用。

從宇立儀器的商品銷售和繳稅情況來看也確實如此，SRI這家企業的產品一度90%出口到歐、美地區。

▍更深層次的領域拓展

目前宇立儀器已經是ABB全球戰略合作伙伴，雙方合作有十大系列的六軸力/力矩傳感器和智能浮動磨頭。同時，宇立也聯合ABB、KUKA開發了多個標準力控產品，雙方同時也一直在探索合作，正向設計開發全新的智能力控打磨解決方案。

例如在2020年，宇立儀器就助力KUKA從設計到開發合作推出了力控打磨集成應用包KUKA ready2_grinding，這是一款專門針對打磨工藝提供的易于集成的整體應用包，具有軸向的恒力浮動能力，集成了力傳感器、位移傳感器和傾角傳感器，能實時感知打磨力、浮動位置和磨頭姿態等參數，能自動補償機器人打磨姿態。

宇立機器人及自動化用多軸力傳感器，量程范圍從25N至600KN，直徑從15mm至1500mm，厚度從5mm至110mm，輸出形式多樣，包括數字及模擬量輸出，適用于各種復雜工業環境，水下力測量等環境。

據宇立官網介紹，SRI的產品已在美國、德國、英國、意大利、法國、西班牙、加拿大、日本、澳大利亞、韓國、臺灣及大陸等眾多地區得到了良好應用。并于2015年獲得了中國合格評定國家認可委員會CNAS認證。

隨著庫卡被美的收購，一些合作開發的活動也被放在了國內進行。2021年4月28日，“宇立－庫卡智能打磨實驗室” 和“宇立－itest聯合創新實驗室”在上海市松江區高技路176號宇立儀器總部舉行了盛大的啟動儀式。

宇立和庫卡在儀式上透露，未來雙方將在機器人行業從打磨工具、工藝、方法到系統，為集成商和終端客戶提供整體的解決方案，推動機器人打磨行業發展。

當時參加活動的人員中，除了庫卡和宇立儀器雙方的代表，也還有上汽乘用車、上海機動車以及來自汽車、測試等行業的人士出席。

汽車行業嘉賓出席一家傳感器企業和機器人企業的實驗室合作啟動儀式，并公開表示希望持續開發智能試驗設備，其中透露的信息非常耐人尋味。

繼續往深層次挖掘，我們可以看到，宇立儀器出口的力傳感器產品，除了應用于機器人及自動化，還廣泛應用在汽車碰撞測試、汽車耐久測試、生物力學和通用試驗設備等多個領域。

宇立的領域為什么會覆蓋到汽車領域？這要從更久的一個故事說起。

▍多個領域的細分領頭羊

在10多年前，機器人力傳感器銷量不大，汽車行業才是主要客戶。而力傳感器最大的制約因素也在于，對于大部分應用而言，力控技術成本太高。

當時，國內在力傳感器上被國外卡脖子的問題非常嚴重，由于在早期傳感器核心制造工藝技術上的嚴重滯后，導致高端傳感器產品難以突破。

雖然國內傳感器產業有完整的產品覆蓋面，但是缺乏高端市場的競爭力。許多企業規模小、產品質量差、創新能力弱，有些也只是代理國外產品或進行組裝，無真正核心技術。

SRI的總裁黃約看到了這個機遇。

2007年以前的十幾年間，黃約一直在美國從事六維力傳感器的設計研發工作，他是全球汽車碰撞假人領軍企業——美國FTSS（現Humanetics ATD）的總工。

Humanetics 當時有多牛逼呢？說它是傳統汽車時代碰撞測試這一細分領域的壟斷龍頭毫不為過。

為保證行駛安全，汽車往往要經過安全碰撞測試，而在測試時駕駛座上都會放置一個“假人”。這種假人主要用于獲取撞擊時不同部位受到沖擊的數據，因此其身上遍布仿生結構、傳感器。

不同重量、尺寸、設計的假人身上的傳感器幾十個，以當時力傳感器的價格計算，一個假人價格在數百萬元，比大部分被測試的汽車還要昂貴。

在這個碰撞測試假人市場中，美國Humanetics占據壟斷地位，獨占90%以上的市場。

在這個很小又很不起眼的“假人”制造市場，由于其內核的高端力傳感器整體性能欠缺，我國也曾一度處在被“卡脖子”的境況。

2007年，黃約博士回國創立宇立儀器，成為我國唯一具有汽車碰撞假人多軸力傳感器生產能力的企業。同時將多維力傳感器引入汽車耐久試驗領域，與上汽、大眾等車企展開合作，開啟了宇立與汽車行業攜手并肩的旅途，克服了被國外卡脖子的問題。

宇立儀器主營的多軸力傳感器及數據采集系統，也隨著中國成為機器人最大應用市場，開始不斷拓展并覆蓋到機器人及自動化行業，并取得了良好的效果。

從汽車領域跨到機器人產業后，宇立儀器先后推出了多款六軸力傳感器、機器人關節扭矩傳感器和iGrinder智能浮動磨頭，在業內積累了良好的聲譽。

從產品來看，宇立的研發非常具有針對性，這家企業非常擅長從需求中提煉目標。

宇立與安川合作進行打磨開發初期，時任安川電機中國總經理西川先生曾建議黃約博士只是提供六維力傳感器，由安川的團隊來做力控打磨算法。黃約博士婉言謝絕并一頭扎進各式各樣的機器人打磨應用。

通過不同項目的經驗總結，宇立也體會到用機器人實現打磨的難度非常高，單純使用力傳感器的機器人很難滿足這種復雜的工業需求。

通過大量合作探索，最終宇立開創性地融合了力控制、位置傳控制和電氣伺服等技術，成功推出了iGrinder智能浮動磨頭，解決了打磨的工藝難題。高精度補償且簡單易用的操控，不僅提高打磨的工藝效果，還能確保了打磨的一致性。如今iGrinder智能浮動磨頭也成為了宇立的“當家產品”之一。

又例如在美國智能假肢的研究應用中，宇立的六維力傳感器幾乎已成標配。

原因是宇立貼緊腳底仿生傳感器的輕薄需求，最終研發了厚度僅有9mm的六維力傳感器，這也是目前全球商業界已知最薄的六維力傳感器。在醫療康復領域，全球最大的醫療設備公司Medtronic（美敦力）的手術機器人也使用了宇立生產的傳感器。

▍深耕力控行業技術，踏實推進乘風而起

記者訪談宇立儀器的工程師，發現他們大多不善言辭卻工程思維犀利，談到機器人六維力傳感器和力控打磨總是如數家珍。專業而又精進的感覺讓記者印象深刻。

正如宇立儀器總裁黃約博士在“宇立－庫卡智能打磨實驗室”和“宇立－itest聯合創新實驗室”成立儀式上所說：“我們不做ppt實驗室，只做原創，從不模仿，這樣才能真正地做出點事情。”

在未來，隨著中國市場紅利的不斷放大，宇立這樣扎根并專精行業領域的企業必然憑借強大的技術實力得到越來越多青睞，企業在多個領域的發展情況值得期待。

4月13日，機器人大講堂邀請到宇立儀器工程部經理唐明福先生分享機器人智能力控打磨及應用，他將重點分析六維力傳感器反饋控制和iGrinder智能浮動力控兩種力控方法的特點并結合大量實際案例進行具體介紹。

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