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工业机器人扭矩传感器核心芯片国产化1

工业机器人扭矩传感器核心芯片国产化

摘要

工业机器人扭矩传感器作为机器人系统的核心感知部件，其性能直接决定了机器

人的精度、稳定性和安全性。当前，我国工业机器人扭矩传感器核心芯片高度依赖进

口，严重制约了我国机器人产业的自主可控发展。本报告系统分析了工业机器人扭矩传

感器核心芯片的技术特点、市场现状和国产化瓶颈，提出了基于应变片技术路线的国产

化实施方案。报告详细阐述了从芯片设计、制造工艺到测试验证的全流程技术路线，并

建立了完整的风险评估与应对机制。研究结果表明，通过产学研协同创新和关键技术攻

关，我国有望在35年内实现工业机器人扭矩传感器核心芯片的自主可控生产，国产化

率可提升至60%以上。本报告为我国机器人产业核心部件国产化提供了系统化解决方

案，对推动制造业高质量发展具有重要意义。

引言与背景

工业机器人产业发展现状

工业机器人作为智能制造的核心装备，已成为衡量国家科技创新和高端制造业水

平的重要标志。根据国际机器人联合会(IFR)统计数据显示，2022年全球工业机器人

装机量达到创纪录的51.7万台，同比增长31%。其中，中国作为全球最大的工业机器

人消费市场，2022年装机量达到27.1万台，占全球总量的52.4%。然而，与装机量快

速增长形成鲜明对比的是，我国工业机器人核心零部件的国产化率仍然较低，尤其是高

精度扭矩传感器等关键部件严重依赖进口。

扭矩传感器作为工业机器人的”力觉”感知器官，在机器人关节控制、精密装配、力

反馈等应用场景中发挥着不可替代的作用。随着工业机器人向高精度、高负载、智能化

方向发展，对扭矩传感器的性能要求不断提高，其技术复杂度和制造难度也随之增加。

目前，全球高端扭矩传感器市场主要被德国、日本等国家的企业垄断，如德国的Kistler、

日本的NMB等，这些企业凭借多年的技术积累和专利布局，形成了较高的技术壁垒。

扭矩传感器技术发展历程

扭矩传感器技术的发展经历了从机械式到电子式、从模拟到数字、从单一功能到智

能化的演进过程。20世纪70年代，基于应变片技术的电阻应变式扭矩传感器开始商

业化应用，成为工业测量的主流方案。80年代，随着微电子技术的发展，电容式、电

感式等新型扭矩传感器相继出现，测量精度和响应速度得到显著提升。进入21世纪，

MEMS(微机电系统)技术的成熟推动了扭矩传感器向小型化、集成化方向发展，数字信

号处理技术的应用进一步提高了传感器的抗干扰能力和智能化水平。

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在工业机器人领域，扭矩传感器技术呈现出高精度(±0.1%FS)、高带宽(1kHz)、

高可靠性(10ˆ7次循环)的发展趋势。同时，随着工业4.0和智能制造的推进，扭矩

传感器正从单纯的测量元件向智能感知节点转变，具备自诊断、自校准、数据融合等功

能。这些技术进步对扭矩传感器的核心芯片提出了更高要求，也增加了国产化的技术难

度。

国产化战略意义

实现工业机器人扭矩传感器核心芯片国产化具有多重战略意义。首先，从产业链安

全角度看，核心芯片自主可控是保障我国机器人产业健康发展的基础。当前国际形势复

杂多变，关键零部件”卡脖子”问题日益凸显，实现扭矩传感器芯片国产化可有效降低供

应链风险。其次，从经济效益角度看，国产化可大幅降低机器人制造成本。数据显示，

进口扭矩传感器占机器人总成本的1520%，国产化后可降低3050%的采购成本。最后，

从技术创新角度看，扭矩传感器芯片涉及材料、微电子、精密制造等多学科交叉技术，

其国产化过程将带动相关产业链协同发展，提升我国在高端传感器领域的整体技术水

平。

国家高度重视机器人产业核心零部件国产化问题。《“十四五”机器人产业发展规划》

明确提出，要突破高精度减速器、高性能伺服电机和驱动器、高性能控制器等关键零部

件技术，提高国产化率。《中国制造2025》也将高端传感器列为重点发展领域，提出到

2025年实现70%的核心部件自主可控。这些政策为扭矩传感器芯片国产化提供了有力

支持。

研究项目概述

项目定位与目标

本项目聚焦工业机器人扭矩传感器核心芯片的国产化研发与产业化，旨在突破高精

度、高可靠性扭矩传感芯片的