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感知芯视界 2024-07-18 17:21

TI MCU方案：电动汽车实时控制 构建AI未来，Arm计算平台无处不在

编辑：感知芯视界 Link

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力传感器是测量物体因受力变形而产生的应变传感器，将力信号转变为电信号输出的电子元件，可以检测张力、压力、重量、扭矩、应变和内应力等机械量。

传感器技术与通信技术、计算机技术并称现代信息产业的三大支柱。

近年来，随着AI、物联网、5G等科技快速发展，传感器作为物联网技术最重要的数据采集入口，将迎来广阔的发展空间。根据数据显示，2022年我国传感器市场规模达 3532亿，预计2025年有望增长至5952亿，2022-2025年复合增长率达19.07%。力传感器是传感器产品的重要组成部分，市场规模占整个传感器市场的19%。

按照测量维度，力觉传感器可以分为一至六维力传感器。能测几个维度就是几维力传感器。常见的是一维、三维和六维力传感器，二维和五维的力传感器较少。

其中，力学量传感器包括：压力传感器、重力传感器、应力传感器、力矩传感器、位置传感器、速度传感器、加速度传感器等。在产业链方面，根据测量原理的不同，力传感器上游为半导体材料、金属材料、有机材料等；下游包括汽车电子、通信电子、消费电子、专用设备等多种领域。

力传感器行业产业链图解

来源：观研天下

蓬勃发展的应用市场

汽车电子、消费电子、工业制造是传感器的主要下游应用。以MEMS压力传感器为例，汽车电子是第一大下游应用领域，约占47.7%的市场份额，其次是消费电子占总市场规模的18.2%。此外，物联网、人形机器人等新兴市场推动需求持续扩张。

机器人成为力传感器的下一个战场

自21年马斯克首次在Tesla AI Day上推出Tesla Bot人形机器人后，机器人产业发展持续加快，大量科技和制造企业向人形机器人赛道进军，开启智能机器人新纪元。

2022 年中国市场六维力/力矩传感器机器人行业销量 4840 套，同比增长 62.58%；2022 年中国六维力/力矩传感器机器人行业市场规模 1.56 亿元，同比增长 54.35%。目前，六维力和力矩传感器市场基数依然偏小，尚未形成明显规模效应。随着入局者的持续增加，叠加下游细分市场认知的逐年提升以及应用领域的拓展，六维力和力矩传感器有望进入高速成长期，期间将伴随多技术路线产品矩阵的完善、产品价格的下降以及国产化率的提升。

汽车是压力传感器发展沃土

从功能角度讲，汽车传感器可分为车身传感器与智能环境传感器两大类，其中车身传感器也必须用到压力传感器。汽车电动化使得温度、压力等车身传感器配置量增加。根据 IHS Markit 预计，相较于传统燃油车，轻混车型 HEV 由于电气化程度的提升增加电流与温度传感器共6个，插电混动PHEV车型则增加电流与温度传感器超 35 个。此外，对于纯电动汽车而言，电池安全等也需要增加传感器进行监测。传统汽车压力传感器通常用到2-3组，现在电动汽车要用到10-15组。

力传感器已成为工业机器人的关键特性，使它们能够与任务无关并与人类一起安全地运行。这些传感器改进了联网嵌入式系统的监控和管理。自动化的采用已经改变了全球格局，因为这些传感器已成为所有自动化设备的关键，在所有操作中提供准确性和精度。

随着国家不断出台利好政策扶持新能源产业，新能源汽车行业也得以快速发展。我国新能源汽车的产量和销量稳步上升，在2022年更是出现大幅上升，产量和销量分别达到705.8万辆和688.7万辆。这也为包括压力传感器在内的众多感知设备，提供了更广阔的发展沃土。

在汽车领域，六维力/力矩传感器被广泛地用在汽车部件和系统级测试、发动机和动力总成测试、车辆和试验厂测试、总装和最终测试。它们在确定新车和部件设计的完整性和优化方面都能发挥重要作用，同时还有助于保证效率、安全性和正确的功能。

无限发展的应用场景

消费电子行业也是压力传感器重要的应用场景之一。近年来中国消费电子行业市场规模呈现上升的态势，2019年我国消费电子市场规模为17780亿元，而2022年上升至18649亿元。

航空航天领域是六维力传感器最早的重要应用领域之一，可用于测量风洞试验、飞机、卫星、火箭等飞行器各种运动状态下的六维力信息，通过这些信息，飞行器可以更加准确地感知环境，控制姿态，完成各项任务。随着航空航天技术的不断发展和应用的深入，六维力和力矩传感器还可以用于飞机制造、飞行器着陆和起飞过程的监测、机械臂控制、结构健康监测等领域。