ข้อความ | Kunzhong แคปปิตอล
2012年5月，國際空間站兩名宇航員操縱空間站外18米長大型機械臂抓住美國SpaceX公司研發的無人駕駛飛船—“Dragon”，實現了二者對接。在此機械臂的末端安裝的便是美國航空航太局NASA投入鉅資研製的六維力感測器。
ในเวลานั้น เซ็นเซอร์แรงหกมิติยังคงเป็นอุปกรณ์ระดับมืออาชีพขนาดใหญ่และมีราคาแพง จํากัด เฉพาะสาขาการทหารและการบินและอวกาศที่ทันสมัย ด้วยความซับซ้อนของเทคโนโลยีการผลิตและการก้าวกระโดดของเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์เทคโนโลยีที่ครั้งหนึ่งเคย "ไม่สามารถทําได้" นี้กําลังย่อขนาดลงอย่างรวดเร็วและมีต้นทุนต่ําโดยย้ายจากด้านการบินและอวกาศไปสู่ระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมและในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเข้าสู่ระบบการรับรู้หลักของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อย่างเงียบ ๆ
เหตุใดเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยําสูงที่มีต้นกําเนิดมาจากการบินและอวกาศจึงกลายเป็นส่วนประกอบสําคัญของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ คําตอบอยู่ที่ธรรมชาติของปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์
เมื่อมนุษย์มีปฏิสัมพันธ์กับโลกทางกายภาพพวกเขาไม่เพียง แต่พึ่งพาการมองเห็นและการได้ยินเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการตอบสนองทางสัมผัสด้วย เมื่อเราหยิบไข่ขึ้นมา เราก็ไม่บดขยี้หรือปล่อยให้มันหลุดออก และการควบคุมแรงที่ละเอียดนี้มาจากตัวรับสัมผัสมากมายที่ปลายนิ้วของเรา
เพื่อให้หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์บรรลุความคล่องแคล่วเหมือนมนุษย์พวกเขาจะต้องมีความรู้สึกของแรงที่แม่นยําเหมือนกัน เซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติให้ข้อมูลแรงและช่วงเวลารอบด้านนี้ช่วยให้หุ่นยนต์ "รู้" ว่ามันกระทําแรงต่อวัตถุมากน้อยเพียงใดและแรงเหล่านี้กระจายไปในอวกาศอย่างไร ความสามารถนี้จําเป็นสําหรับหุ่นยนต์ในการทํางานที่ละเอียดอ่อน รักษาสมดุลในการเดิน และโต้ตอบกับมนุษย์อย่างปลอดภัย
ในช่วงสองปีที่ผ่านมาด้วยการเปิดตัวโครงการหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์จํานวนมากหมวดหมู่เซ็นเซอร์เฉพาะกลุ่มนี้ได้กลายเป็นจุดสนใจในชุมชนการลงทุน ในแง่หนึ่งเซ็นเซอร์แรงหกมิติคิดเป็นมากถึง 19% ของโครงสร้างต้นทุนของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ (โดยประมาณตาม Tesla Robotics) ซึ่งเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักที่มีค่าเดียวสูงสุด ในทางกลับกันสาขานี้ยังไม่ได้สร้างรูปแบบการผูกขาดอย่างแท้จริงและมีพื้นที่ขนาดใหญ่สําหรับการทดแทนในประเทศและตลาดคาดว่าจะขยายตัวอย่างรวดเร็วจากขนาดปัจจุบันหลายร้อยล้านหยวนเป็นหลายหมื่นล้านในอนาคต
วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีจากเทคโนโลยีการบินและอวกาศไปสู่การใช้งานในอุตสาหกรรม และส่วนประกอบหลักของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์แสดงถึงเส้นทางการพัฒนาทั่วไปของเทคโนโลยีการตรวจจับที่มีความแม่นยําสูง เบื้องหลังเส้นทางการแบ่งย่อยที่ "เล็กแต่สวยงาม" นี้ อาจมีโอกาสมหาศาลสําหรับอุตสาหกรรมเซ็นเซอร์รุ่นต่อไป
เซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติตามชื่อที่แนะนําเป็นเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยําสูงที่สามารถวัดปริมาณเชิงกลในหกมิติได้ จากมุมมองทางกายภาพ แรงใดๆ ที่กระทําต่อวัตถุสามารถย่อยสลายออกเป็นส่วนประกอบของแรงมุมฉากสามส่วน (Fx, Fy, Fz) และส่วนประกอบแรงบิดรอบแกนทั้งสามนี้ (Mx, My, Mz) ในขณะที่ทรานสดิวเซอร์แรงธรรมดาสามารถวัดแรงในทิศทางเดียวได้เท่านั้น แต่ทรานสดิวเซอร์แรงหกมิติสามารถตรวจสอบปริมาณทางกายภาพทั้งหกมิตินี้ได้ในเวลาเดียวกัน และสามารถจับได้อย่างแม่นยําไม่ว่าทิศทางของแรงจะเปลี่ยนไปอย่างไรหรือใช้แรงที่ใด
ความสามารถในการวัดแบบเต็มมิตินี้ทําให้เซ็นเซอร์แรงหกมิติเป็น "ปลายประสาท" ของการโต้ตอบของหุ่นยนต์กับโลกทางกายภาพ เมื่อหุ่นยนต์จับวัตถุ หุ่นยนต์จําเป็นต้องรู้ว่านิ้วของมันใช้แรงมากน้อยเพียงใด และแรงนี้กระจายไปในทุกทิศทางอย่างไร และเซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติเป็นอุปกรณ์หลักที่ให้การรับรู้ที่ดีนี้
เมื่อประเมินประสิทธิภาพของเซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติ มีตัวชี้วัดหลักหลายประการที่ต้องให้ความสนใจเป็นพิเศษ ประการแรกคือ crosstalk ซึ่งใช้ในการวัดเอฟเฟกต์การมีเพศสัมพันธ์ระหว่างทิศทางการวัดของทรานสดิวเซอร์แรงหลายมิติ และสามารถสะท้อนถึงระดับข้อผิดพลาดในการวัดได้โดยตรง ตามหลักการแล้วแรงในทิศทางเดียวไม่ควรส่งผลต่อการวัดในทิศทางอื่น แต่จะมีการพูดคุยกันในระดับหนึ่งในวิศวกรรมจริง
ความแม่นยําเป็นอีกหนึ่งตัวชี้วัดหลักที่วัดความสามารถในการทําซ้ําระหว่างการวัด วิธีการสอบเทียบความแม่นยํามักจะเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่าการวัดเซ็นเซอร์ที่คํานวณได้ภายใต้สภาพแวดล้อมเดียวกันและอยู่ในช่วงโหลดที่กําหนด และค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของค่าการวัดเซ็นเซอร์ที่คํานวณได้จะถูกหารด้วยช่วงการวัด ยิ่งความแม่นยําสูงเท่าใด เซ็นเซอร์ก็ยิ่งใกล้ชิดกับผลลัพธ์ของการวัดหลายครั้งภายใต้สภาวะเดียวกันเท่านั้น
เกณฑ์วัดระดับที่การวัดเบี่ยงเบนไปจากความจริงพื้นฐานทางทฤษฎี วิธีการสอบเทียบความแม่นยําคือการโหลดข้อต่อหลายทิศทางของเซ็นเซอร์คํานวณค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานระหว่างค่าที่วัดได้ของเซ็นเซอร์และค่าจริงตามทฤษฎีของโหลดที่ใช้และหารด้วยช่วงการวัด ความแม่นยําสะท้อนถึงความแม่นยําสัมบูรณ์ของค่าที่วัดได้ของเซ็นเซอร์ และเป็นตัวบ่งชี้ที่สําคัญในการประเมินประสิทธิภาพโดยรวมของเซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติ
ด้วยความหลากหลายของข้อกําหนดการใช้งานเส้นทางทางเทคนิคของเซ็นเซอร์แรงหกมิติยังแสดงให้เห็นถึงการพัฒนาที่หลากหลาย ปัจจุบันมีสามเส้นทางทางเทคนิคหลักในตลาด: เซ็นเซอร์วัดความเครียดเซ็นเซอร์ออปติคัลและเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก/คาปาซิทีฟ
เซ็นเซอร์สเตรนเกจเป็นเส้นทางเทคโนโลยีกระแสหลักที่สุดในปัจจุบัน และสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: ความเครียดซิลิกอนและฟอยล์โลหะ มันทํางานบนหลักการที่ว่าเมื่ออีลาสโตเมอร์เสียรูปด้วยแรงค่าความต้านทานของสเตรนเกจที่ติดอยู่กับพื้นผิวจะเปลี่ยนไปและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเล็กน้อยนี้สามารถแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วัดได้ผ่านวงจรที่ออกแบบมาอย่างดี ข้อดีของเซ็นเซอร์นี้คือความแม่นยําสูง (สูงถึง 01.0 N) เทคโนโลยีที่ครบถ้วนลักษณะการตอบสนองความถี่ที่ดีและช่วงการวัดที่กว้าง ปัจจุบัน บริษัท ตัวแทนหลักในตลาด ได้แก่ ATI, Yuli Instrument, Kunwei Technology, Blue Dot Touch เป็นต้น
เซ็นเซอร์ออปติคัลใช้การเสียรูปเล็กน้อยของตะแกรงหรือใยแก้วนําแสงเมื่ออยู่ภายใต้แรงเพื่อทําให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณออปติคัล ซึ่งจะถูกแปลงเป็นเอาต์พุตสัญญาณไฟฟ้า ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของเซ็นเซอร์ประเภทนี้คือความน่าเชื่อถือสูง ภูมิคุ้มกันที่แข็งแกร่งต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า และความสามารถในการทํางานในสภาพแวดล้อมพิเศษ เช่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแรงสูง ในสาขานี้ บริษัทต่างๆ เช่น OnRobot และ Hualichuang Science มีการสะสมเทคโนโลยีอย่างลึกซึ้ง
ในเซ็นเซอร์เพียโซอิเล็กทริก/คาปาซิเทค ประเภทเพียโซอิเล็กทริกจะใช้ลักษณะของวัสดุเพื่อสร้างประจุเมื่ออยู่ภายใต้แรง ในประเภท capacitive แรงจะวัดจากการเปลี่ยนแปลงของความจุที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระยะห่างระหว่างเพลต เซ็นเซอร์ประเภทนี้โดดเด่นด้วยความไวสูงความละเอียดสูงโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่ายและความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่ง บริษัทต่างๆ เช่น Robotiq และ Kistler ได้สร้างชื่อให้กับตัวเองในด้านนี้
เส้นทางทางเทคนิคแต่ละเส้นทางมีข้อดีและข้อเสียของตัวเอง และตัวเลือกจะแตกต่างกันไปตามสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน ในด้านหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ เซ็นเซอร์สเตรนเกจ (โดยเฉพาะสเตรนเกจซิลิกอน) ได้กลายเป็นตัวเลือกหลักเนื่องจากประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่โดดเด่น
อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตเซ็นเซอร์วัดแรงหกมิตินั้นซับซ้อนกว่าที่ผู้คนคิด โดยเฉพาะเซ็นเซอร์วัดความเครียดที่มีความแม่นยําสูง และกระบวนการผลิตสามารถเรียกได้ว่าเป็น "ความเฉลียวล" ในด้านเครื่องมือที่มีความแม่นยํา
ยกตัวอย่างเซ็นเซอร์สเตรนเกจกระแสหลักในปัจจุบันส่วนประกอบวัสดุ ได้แก่ อีลาสโตเมอร์สเตรนเกจแผงวงจรกาวและเปลือก ฯลฯ ซึ่งผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการรับรองผ่านกระบวนการหลายสิบกระบวนการ (แบ่งออกเป็นสี่ลิงก์หลักเช่นการเลือกวัสดุแพทช์การดริฟท์อุณหภูมิและการควบคุมการดริฟท์เป็นศูนย์และการสอบเทียบ) การเชื่อมโยงหลักในการผลิตระดับกลาง ได้แก่ การประมวลผลอีลาสโตเมอร์, การเจียร, การทําเครื่องหมาย, การติดตั้ง, การบ่ม, อายุ, การกําหนดเส้นทางสะพาน, การชดเชยจุดศูนย์, การชดเชยอุณหภูมิจุดศูนย์, การเชื่อมลวด, การทดสอบเบื้องต้น, การปิดผนึก, การเชื่อม, การทดสอบซ้ําและกระบวนการอื่น ๆ กระบวนการที่มีผลกระทบอย่างมากต่อประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ได้แก่ การผลิตและการแปรรูปอีลาสโตเมอร์
กระบวนการที่ซับซ้อนนี้นําไปสู่วงจรการผลิตที่ยาวนานต้นทุนสูงและอัตราผลผลิตต่ําของเซ็นเซอร์แรงหกมิติที่มีความแม่นยําสูงซึ่งเป็นเหตุผลสําคัญว่าทําไมอุตสาหกรรมจึงรักษาเกณฑ์ที่สูงมาเป็นเวลานาน ราคาของเซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติที่มีความแม่นยําสูงมีตั้งแต่หลายพันหยวนถึงหลายหมื่นหยวน ซึ่งสูงกว่าเซ็นเซอร์ทั่วไปมาก
ปัจจุบัน สถานการณ์การใช้งานของเซ็นเซอร์วัดแรง 6 มิติกําลังอยู่ระหว่างการขยายจากการทดสอบระดับมืออาชีพไปสู่การใช้งานในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย ปัจจุบันสาขาระบบอัตโนมัติทางอุตสาหกรรมครองส่วนแบ่งการตลาดประมาณ 1.0% ในสาขานี้ เซ็นเซอร์วัดแรงหกมิติส่วนใหญ่จะใช้สําหรับการประกอบที่มีความแม่นยํา (เช่น การประกอบเครื่องยนต์ การประกอบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ และสถานการณ์อื่นๆ ที่ต้องการการควบคุมแรงที่แม่นยํา) การตัดเฉือนที่มีความแม่นยํา (เช่น การขัด การเจียร และกระบวนการอื่นๆ ที่ต้องใช้การควบคุมแรงสูง) และการควบคุมคุณภาพ (การทดสอบคุณสมบัติทางกลและคุณสมบัติทางกลของผลิตภัณฑ์)
ส่วนการทดสอบยานยนต์คิดเป็นประมาณ 6.0% ของส่วนแบ่งการตลาด และการใช้งานรวมถึงการทดสอบอุปกรณ์ความปลอดภัย (เช่น การทดสอบการชน การทดสอบเข็มขัดนิรภัย ฯลฯ) การทดสอบความแข็งของตัวถัง (การประเมินความแข็งแรงของโครงสร้างของตัวถัง) และการทดสอบพลวัตการขับขี่ (เช่น การทดสอบการป้อนกลับแรงของพวงมาลัย)
แม้ว่าปัจจุบันกลุ่มหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์จะมีสัดส่วนเพียงประมาณ 6.0% ของส่วนแบ่งการตลาด แต่ก็เติบโตเร็วที่สุด ในสาขานี้ เซ็นเซอร์แรงหกมิติส่วนใหญ่จะใช้สําหรับงานมือ (เพื่อปรับปรุงความสามารถในการจับและประกอบและงานที่ละเอียดอ่อนอื่น ๆ ) ความสมดุลในการเดิน (เพื่อตรวจสอบแรงสัมผัสของเท้าเพื่อรักษาการเดินที่มั่นคง) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ (เพื่อความปลอดภัยระหว่างการมีปฏิสัมพันธ์กับผู้คน) (เพิ่มเติมในภายหลัง)
ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการควบคุมต้นทุนของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ วิธีลดต้นทุนการผลิตในขณะที่รักษาประสิทธิภาพได้กลายเป็นความท้าทายที่สําคัญสําหรับอุตสาหกรรม ปัจจุบันองค์กรในประเทศบางแห่งได้เริ่มสํารวจทิศทางของการจัดวางอัตโนมัติและการออกแบบที่ได้มาตรฐานเพื่อให้เกิดการผลิตจํานวนมากและลดต้นทุน ดังนั้นในฐานะที่เป็นองค์ประกอบสําคัญในการบรรลุการทํางานร่วมกันระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักรและการทํางานที่ดีความสําคัญของเซ็นเซอร์แรงหกมิติจึงมีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อย ๆ และคาดว่าจะกลายเป็นทิศทางการใช้งานที่เติบโตเร็วที่สุดในอุตสาหกรรมนี้ในอนาคต
ในด้านเซ็นเซอร์แรงหกมิติสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันยังก่อให้เกิดสถานการณ์ที่มีการพัฒนาเส้นทางทางเทคนิคที่หลากหลายควบคู่ไปกับกัน ปัจจุบันมีเส้นทางการแข่งขันหลักสามเส้นทางของเทคโนโลยีการตรวจจับแรงแต่ละเส้นทางมีข้อดีและข้อจํากัดของตัวเองและการบังคับใช้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของข้อกําหนดการใช้งาน
รูปแบบการวัดโดยตรงที่มีเซ็นเซอร์แรงหกมิติเป็นแกนหลักเป็นเส้นทางทางเทคนิคแบบดั้งเดิมและแม่นยําที่สุดในปัจจุบัน หัวใจสําคัญของโซลูชันนี้คือการติดตั้งฮาร์ดแวร์เซ็นเซอร์แรงหกมิติเฉพาะที่จุดสัมผัสหลักของหุ่นยนต์ (เช่น ข้อมือ ข้อเท้า) เพื่อวัดข้อมูลแรงและโมเมนต์โดยตรง ตัวอย่างเช่น หุ่นยนต์เทสลาติดตั้งเซ็นเซอร์แรงหกมิติที่มีความแม่นยําสูงที่ข้อมือและข้อเท้า ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่สูงของโครงสร้างต้นทุน
ข้อดีของโซลูชันนี้คือความแม่นยําในการวัดสูง (สูงถึง 01.0N) เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว ความน่าเชื่อถือของข้อมูลที่แข็งแกร่ง และความสามารถในการจับการเปลี่ยนแปลงของแรงเล็กน้อย ซึ่งเหมาะสําหรับสถานการณ์ที่ต้องการการควบคุมแรงอย่างละเอียด อย่างไรก็ตามยังมีข้อเสียที่สําคัญเช่นกัน: ต้นทุนฮาร์ดแวร์สูงการติดตั้งที่ซับซ้อนความไวต่อสิ่งแวดล้อมและความซับซ้อนและน้ําหนักที่เพิ่มขึ้นของโครงสร้างทางกล
ทรานสดิวเซอร์แรงหกมิติระดับไฮเอนด์จาก ATI ผู้นําระดับนานาชาติอาจมีราคาหลายหมื่นดอลลาร์ต่อตัว แต่ก็ยังเป็นตัวเลือกแรกในการใช้งานระดับไฮเอนด์ที่ความแม่นยําเป็นสิ่งสําคัญ Kunwei Technology, Yuli Instrument และองค์กรอื่น ๆ ของจีนก็มีความก้าวหน้าอย่างมากในเส้นทางนี้เช่นกัน และความแม่นยําของผลิตภัณฑ์ก็ใกล้เคียงกับระดับสากล และความได้เปรียบด้านราคาก็ชัดเจน
การควบคุมแรงลูปปัจจุบันเป็นโซลูชันการวัดทางอ้อมที่ไม่พึ่งพาทรานสดิวเซอร์แรงเฉพาะทาง เทคนิคนี้ใช้การเปลี่ยนแปลงปัจจุบันในระบบควบคุมมอเตอร์เพื่อประเมินแรงและแรงบิดที่ใช้ภายนอก และตระหนักถึงการวัดและควบคุมแรงทางอ้อมโดยการสร้างแบบจําลองทางคณิตศาสตร์ระหว่างกระแสมอเตอร์และแรงบิดเอาต์พุต
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของการควบคุมแรงลูปในปัจจุบันคือช่วยลดความซับซ้อนของโครงสร้างฮาร์ดแวร์ลดต้นทุนและหลีกเลี่ยงจุดล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นจากเซ็นเซอร์ อย่างไรก็ตาม ความแม่นยําโดยทั่วไปจะต่ํากว่ารูปแบบการวัดโดยตรง และยังขึ้นอยู่กับความแม่นยําของแบบจําลองและสภาพแวดล้อมเป็นอย่างมาก ในหุ่นยนต์ขนาดเล็กและผลิตภัณฑ์ระดับผู้บริโภคตัวเลือกนี้เป็นที่ชื่นชอบเนื่องจากความคุ้มค่า Spot หุ่นยนต์สี่เท้ารุ่นแรกของ Boston Dynamics ใช้เส้นทางเทคโนโลยีนี้
ด้วยความก้าวหน้าของอัลกอริทึมความแม่นยําของการควบคุมแรงลูปในปัจจุบันจึงดีขึ้นอย่างต่อเนื่อง บริษัท นวัตกรรมบางแห่งได้เริ่มรวมการควบคุมแรงลูปปัจจุบันขั้นพื้นฐานเข้ากับอัลกอริธึมการเรียนรู้ของเครื่องและผ่านการฝึกอบรมข้อมูลการเคลื่อนไหวจํานวนมากความแม่นยําของการประมาณแรงได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสําคัญเพื่อให้ประสิทธิภาพของเส้นทางทางเทคนิคนี้ในบางสถานการณ์การใช้งานใกล้เคียงกับโซลูชันเซ็นเซอร์เฉพาะ
เส้นทางทางเทคนิคที่ก่อกวนที่สุดคือรูปแบบการอนุมานแรงที่อาศัยการรับรู้ภาพและอัลกอริทึมขั้นสูงทั้งหมด โซลูชันนี้ไม่ได้ใช้เซ็นเซอร์แรงพิเศษใดๆ แต่จะบันทึกข้อมูลภาพ เช่น การเสียรูปและการกระจัดของวัตถุผ่านกล้องความเร็วสูง จากนั้นรวมแบบจําลองทางกายภาพและอัลกอริธึมการเรียนรู้เชิงลึกเพื่ออนุมานขนาดและทิศทางของแรง
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของโซลูชันนี้คือต้นทุนฮาร์ดแวร์ที่ต่ํามากโครงสร้างที่เรียบง่ายและบํารุงรักษาง่าย อย่างไรก็ตาม ความท้าทายทางเทคนิคในปัจจุบันก็ชัดเจนมากเช่นกัน: ความซับซ้อนของอัลกอริทึม ความต้องการทรัพยากรการประมวลผลสูง และความแม่นยําและประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ยังห่างไกลจากเซ็นเซอร์เฉพาะทาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและสถานการณ์ที่มีความแม่นยําสูงความสามารถในการปฏิบัติของโซลูชันการมองเห็นบริสุทธิ์มีจํากัด
อย่างไรก็ตาม ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของคอมพิวเตอร์วิทัศน์และเทคโนโลยี AI เส้นทางนี้จึงดึงดูดความสนใจและการลงทุนมากขึ้นเรื่อยๆ ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีเช่น Google และ Meta ได้ทําการวิจัยมากมายในทิศทางนี้ และการพัฒนาของพวกเขาอาจเกินความคาดหมายของอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม ภายใต้แนวโน้มของการรับรู้แบบหลายรูปแบบรูปแบบนี้ยังถือเป็นทิศทางทางเทคนิคที่ล้ํายุคที่สุด
ในอนาคตอันใกล้เส้นทางเทคโนโลยีทั้งสามนี้จะพัฒนาควบคู่ไปกับกันต่อไปและไม่มีโซลูชันเดียวที่จะแทนที่โซลูชันอื่น ๆ ได้อย่างสมบูรณ์ ปัจจัยสําคัญที่กําหนดตําแหน่งทางการตลาดที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ :
1. ข้อกําหนดด้านความแม่นยําของสถานการณ์การใช้งาน: ในสถานการณ์ที่มีความต้องการความแม่นยําสูงมาก เช่น การบินและอวกาศและหุ่นยนต์อุตสาหกรรมระดับไฮเอนด์ ในหุ่นยนต์สําหรับผู้บริโภคและการใช้งานในอุตสาหกรรมทั่วไป โซลูชันการควบคุมแรงลูปในปัจจุบันและโซลูชันการมองเห็นอาจได้รับตลาดที่ใหญ่ขึ้นเนื่องจากข้อได้เปรียบด้านต้นทุน
2. แรงกดดันด้านต้นทุน: เมื่อหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ก้าวหน้าสู่ตลาดผู้บริโภคแรงกดดันด้านต้นทุนจะเพิ่มขึ้น หากต้นทุนของทรานสดิวเซอร์แรงหกมิติสําหรับโซลูชันการวัดโดยตรงไม่ลดลงอย่างรวดเร็ว อาจถูกบีบโดยทางเลือกอื่นในการใช้งานบางอย่าง
3. ความเร็วความก้าวหน้าของอัลกอริทึม: ความเร็วความคืบหน้าของอัลกอริทึม AI จะส่งผลโดยตรงต่อความสามารถในการแข่งขันของโซลูชันวิสัยทัศน์ + อัลกอริทึม หากในอีก 0-0 ปีข้างหน้าโซลูชันอัลกอริทึมบริสุทธิ์สามารถเข้าใกล้เซ็นเซอร์แบบดั้งเดิมในแง่ของความแม่นยําภูมิทัศน์ของตลาดอาจเปลี่ยนแปลงโดยพื้นฐาน
4. แนวโน้มการบูรณาการ: ทิศทางที่เป็นไปได้มากขึ้นคือการบรรจบกันและการบูรณาการเทคโนโลยีหลายอย่าง เช่น การรวมเซ็นเซอร์แรงรุ่นที่เรียบง่ายเข้ากับอัลกอริทึมขั้นสูงที่สามารถลดต้นทุนได้อย่างมีนัยสําคัญในขณะที่ยังคงความแม่นยําในระดับหนึ่ง
ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น แม้ว่าปัจจุบันหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์จะมีสัดส่วนเพียง 6.0% แต่ก็มีโมเมนตัมการเติบโตที่เร็วที่สุดและโดยทั่วไปถือว่าเป็นแหล่งหลักของการเติบโตของตลาดในอนาคต
โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานมือเซ็นเซอร์แรงหกมิติจะติดตั้งอยู่บนข้อมือหรือข้อต่อนิ้วของหุ่นยนต์เพื่อให้แรงและการตอบสนองของช่วงเวลาที่แม่นยํา สิ่งนี้ช่วยให้หุ่นยนต์สามารถจับ การประกอบ และงานอื่นๆ ที่ละเอียดอ่อนเพื่อจัดการกับสิ่งของที่เปราะบางโดยไม่เกิดความเสียหาย หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์รุ่นล่าสุด เช่น Tesla Optimus ติดตั้งเซ็นเซอร์แรงหกมิติที่มีความแม่นยําสูงบนข้อมือแต่ละข้าง
การทรงตัวในการเดินเป็นอีกหนึ่งแอปพลิเคชั่นที่สําคัญ มีการติดตั้งเซ็นเซอร์แรงหกมิติที่เท้าของหุ่นยนต์เพื่อวัดขนาดและการกระจายของแรงปฏิกิริยาภาคพื้นดินเพื่อให้อินพุตไปยังอัลกอริธึมการควบคุมสมดุล นี่เป็นสิ่งสําคัญสําหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่จะคงความมั่นคงในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน เช่น การเดินบนพื้นไม่เรียบและการปีนบันได
ปฏิสัมพันธ์ที่ปลอดภัยระหว่างมนุษย์และเครื่องจักรยังเป็นการใช้เซ็นเซอร์แรงหกมิติที่สําคัญอีกด้วย ด้วยการตรวจสอบขนาดและทิศทางของแรงสัมผัสแบบเรียลไทม์หุ่นยนต์สามารถคงความปลอดภัยในระหว่างการโต้ตอบกับมนุษย์และหลีกเลี่ยงการบาดเจ็บจากอุบัติเหตุ คุณลักษณะนี้มีความสําคัญอย่างยิ่งสําหรับหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ที่มุ่งเน้นการบริการ
จากการวิเคราะห์โครงสร้างต้นทุนของหุ่นยนต์ของเทสลาเซ็นเซอร์แรงหกมิติคิดเป็นประมาณ 19% ของต้นทุนทั้งหมดของหุ่นยนต์และเป็นหนึ่งในส่วนประกอบหลักที่มีค่าเดียวสูงสุด เมื่อหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ย้ายจากห้องปฏิบัติการไปสู่เชิงพาณิชย์ความต้องการเซ็นเซอร์แรงหกมิติในสาขานี้คาดว่าจะระเบิด
จากข้อมูลที่เผยแพร่โดย Rui Industry การจัดส่งเซ็นเซอร์แรงหกมิติในตลาดจีนใน 6 ปีคือ 0.0 ชุด และขนาดตลาดอยู่ที่ประมาณ 0.0 พันล้านหยวน เพิ่มขึ้น 0.0% และ 0.0% เมื่อเทียบเป็นรายปีตามลําดับ แม้ว่าขนาดปัจจุบันจะมีขนาดเล็ก แต่แนวโน้มการเติบโตก็เร่งตัวขึ้นอย่างมาก
行業預測指出，2027年將成為市場增速的關鍵拐點，隨後進入高速增長期。到2030年，六維力感測器的出貨量和市場規模有望分別增加到119.5萬台和143.3億元，實現數十倍的增長。
ความคาดหวังในการเติบโตนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยสองประการเป็นหลัก: ประการแรกกระบวนการขนาดใหญ่ของอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์จะผลักดันความต้องการส่วนประกอบหลัก ประการที่สองความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและผลกระทบของขนาดจะส่งเสริมการลดลงอย่างรวดเร็วของราคาของเซ็นเซอร์แรงหกมิติและขยายตลาดต่อไป
在價格趨勢方面，六維力感測器近年來也呈現明顯下降趨勢。以2020年為基準，平均單價已從約2.63萬元/台下降到2023年的約2.49萬元/台。據行業訪談瞭解，部分用於人形機器人的六維力感測器已降至千元級別，未來有望進一步下探。這種價格下降趨勢，將極大釋放市場潛力，特別是在對成本敏感的消費級應用領域。
ในมุมมองของ Quinzhong Capital อุตสาหกรรมเซ็นเซอร์แรงหกมิตินําเสนออุปสรรคทางเทคนิคที่ชัดเจนและลักษณะผลกระทบของขนาด และองค์กรที่มีลักษณะดังต่อไปนี้อาจมีมูลค่าการลงทุนที่สูงกว่า:
ประการแรกองค์กรที่มีการสะสมเทคโนโลยีกําลังในระยะยาวควรค่าแก่การให้ความสนใจ เนื่องจากความซับซ้อนสูงของเทคโนโลยีองค์กรที่เชี่ยวชาญเทคโนโลยีหลักอย่างแท้จริงมักจะต้องการการสะสม R&D อย่างต่อเนื่อง 15-0 ปีและองค์กรดังกล่าวมักมีข้อได้เปรียบที่สําคัญในด้านประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ความน่าเชื่อถือและความสามารถในการสร้างสรรค์นวัตกรรม ปัจจุบัน บริษัทชั้นนําในตลาด เช่น ATI, Yuli Instrument, Kunwei Technology เป็นต้น มีการตกตะกอนทางเทคนิคอย่างลึกซึ้ง ซึ่งสามารถให้การรับประกันในแง่ของประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ
ประการที่สองผู้ผลิตที่ประสบความสําเร็จในความสามารถในการผลิตจํานวนมากมีการแข่งขันมากขึ้น การผลิตเซ็นเซอร์แรงหกมิติเกี่ยวข้องกับการตัดเฉือนที่มีความแม่นยําเทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์การสอบเทียบที่มีความแม่นยําสูงและสาขาวิชาชีพอื่น ๆ และการสร้างกําลังการผลิตจํานวนมากที่มั่นคงและให้ผลตอบแทนสูงจําเป็นต้องมีการสะสมกระบวนการและการลงทุนอุปกรณ์จํานวนมาก ในบริบทของการเติบโตอย่างรวดเร็วในตลาด เช่น หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ บริษัทที่มีกําลังการผลิตจํานวนมากจะคว้าโอกาสทางการตลาดได้ง่ายขึ้น
ประการที่สาม บริษัทที่ประสบความสําเร็จในการเสนอญัตติรายแรกในห่วงโซ่อุปทานหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์มีคุณค่าเชิงกลยุทธ์ สาขาหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์อาจกลายเป็นตลาดที่เพิ่มขึ้นที่ใหญ่ที่สุดสําหรับเซ็นเซอร์แรงหกมิติ และผู้ผลิตเซ็นเซอร์ที่ประสบความสําเร็จในการเข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของบริษัทชั้นนํา เช่น Tesla และ Boston Dynamics คาดว่าจะได้รับพื้นที่การพัฒนาที่ยั่งยืนด้วยความช่วยเหลือจากการเติบโตของลูกค้า ตัวอย่างเช่น Kunwei Technology ซึ่งเพิ่งได้รับการลงทุนจาก Xiaomi และ Sunny ได้ครองตําแหน่งสําคัญในห่วงโซ่อุปทานของบริษัทหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์หลายแห่ง
六維力感測器作為高端感測設備，正處於從專業工業應用向人形機器人等新興領域擴張的關鍵階段。雖然當前市場規模有限，但未來增長潛力巨大，預計2030年中國市場將突破百億元規模。國產廠商憑藉性價比優勢和服務回應能力，正逐步蠶食外資品牌市場份額，但在核心技術指標和品牌影響力方面仍需追趕。
ในฐานะนักลงทุนในระยะเริ่มต้น QNC Capital มุ่งเน้นไปที่บริษัทที่มีความสามารถในการผลิตจํานวนมากและการสะสมทางเทคนิคอย่างแท้จริง และให้ความสนใจอย่างใกล้ชิดกับความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์และวิวัฒนาการของเส้นทางเทคโนโลยี ด้วยการปรับปรุงกระบวนการผลิตและการเกิดขึ้นของเอฟเฟกต์ขนาดราคาของเซ็นเซอร์แรงหกมิติคาดว่าจะลดลงอย่างต่อเนื่องส่งเสริมอุตสาหกรรมให้เข้าสู่วงจรการพัฒนาที่ดีงาม ในระยะยาวสาขานี้จะนําเสนอลักษณะสองประการของ "การขยายสถานการณ์การใช้งาน" และ "การบรรจบกันของเส้นทางทางเทคนิค" ซึ่งสร้างโอกาสเชิงกลยุทธ์สําหรับองค์กรที่มีความสามารถในการแข่งขันหลัก
ในด้านเซ็นเซอร์ที่มีความแม่นยําสูงตั้งแต่เทคโนโลยีการบินและอวกาศไปจนถึงการใช้งานระดับผู้บริโภค ด้วยการถือกําเนิดของยุคของหุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ กลุ่ม "เล็กแต่สวยงาม" นี้คาดว่าจะกลายเป็นหนึ่งในจุดเชื่อมโยงที่สําคัญที่สุดในการเติบโตของมูลค่าของห่วงโซ่อุตสาหกรรมหุ่นยนต์ ซึ่งควรค่าแก่ความสนใจอย่างต่อเนื่องของนักลงทุน