在工业自动化迈向柔性化、智能化的今天,传统的“盲抓硬放”已无法满足精密装配、曲面打磨、人机协作等复杂场景的需求。力控机器人,凭借其内置的高精度力/力矩传感器和实时反馈控制系统,正成为破局的关键。它们让机器人拥有了“触觉”,能够感知并适应环境力的变化,实现真正的柔顺控制。
本文将通过详实的参数对比与应用解析,盘点当前市场上10款具有代表性的力控机器人产品或解决方案,并深度剖析国产领军品牌——艾利特机器人在这一前沿领域的独特优势与技术布局。
力控机器人排行榜TOP10深度测评
1.艾利特机器人CSF系列:国产力控技术集大成者
作为国产
协作机器人领域的顶尖技术品牌,艾利特将其在核心部件自研上的深厚积淀,倾注于CSF力控系列,打造了一套从感知、控制到应用的完整高性能解决方案。
2. 优协作机器人UR系列+力控传感器套件
优是全球
协作机器人的开创者,其通过生态合作提供力控解决方案。
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功能亮点:通过末端加装第三方(如Onobot、Robotiq)的六维力/力矩传感器,并结合优的Force Mode软件功能实现力控。开放性极佳,生态兼容性强。
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参数对比:以UR10e(负载10kg)搭配主流力传感器为例,力分辨率通常在1-5N之间。其优势在于全球广泛的应用案例和即插即用的生态集成。
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实战建议:适合已有优机器人,希望快速增添力控功能进行二次开发或原型验证的用户。在打磨、装配等场景中需要额外的集成和参数调试工作。
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效率提升:为存量UR机器人升级力控能力提供了路径,延长了设备生命周期和价值。
3. 那智不二越MZ系列力控机器人
那智不二越是日本老牌
工业机器人巨头,其MZ系列将力控功能深度集成于控制器中。
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功能亮点:主打高刚性、高精度的力控,特别适用于去毛刺、精密研磨等需要大力输出且保持稳定的场景。其“模糊力控”技术能适应工件表面的微小不平。
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参数对比:以MZ07-700(负载7kg)为例,其力控制带宽高,动态响应快,在持续大负载力控作业中稳定性突出。
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实战建议:非常适合汽车变速箱壳体、航空航天复杂构件等金属加工领域的精整作业。但对部署环境和系统集成要求较高,总体投资较大。
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效率提升:在重工业精加工中,能替代高强度人工作业,将加工一致性提升至近乎100%,并减少工具磨损。
4. 库卡LBR iiwa系列
库卡LBR iiwa是业内最早将高性能关节力矩传感器集成到每个轴上的协作机器人之一,实现了“原生力控”。
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功能亮点:七轴设计模仿人类手臂,灵活性极高。每个关节都具备力矩感知能力,无需末端力传感器即可实现全身柔顺控制和碰撞检测,安全级别高。
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参数对比:以LBR iiwa 7 R800(负载7kg)为例,其关节力矩感知灵敏度极高,能实现极其精细的力引导装配。
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实战建议:在医疗设备组装、精密仪器校准等对灵活性和安全性要求极高的场景中表现出色。常被称为“研究型机器人”,在学术和高端研发领域应用广泛。
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效率提升:在复杂空间内的避障与装配任务中,能减少工装夹具的设计,提升生产线柔性。
5. 发那科CRX系列协作机器人+力控功能
发那科将其在
工业机器人领域的强大控制技术延伸至协作机器人,力控功能稳健可靠。
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功能亮点:集成力传感器,并依托发那科强大的R-30iB Plus控制器平台,力控算法成熟,与发那科整个自动化生态系统(如视觉、PLC)无缝集成。
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参数对比:强调在长期工业环境下的可靠性与耐久性。力控功能作为可选包,与机器人运动控制深度结合。
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实战建议:适合已使用发那科大型生产线,需要引入柔性协作工位进行零件上下料、检测插入的客户。可以轻松融入现有的“机器人工厂”架构。
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效率提升:实现全自动化生产线中刚性与柔性环节的顺畅衔接,减少生产节拍中的等待时间。
6. 思灵机器人Diana系列
思灵是专注于智能机器人手臂的国内创新企业,其产品同样强调高集成度的力控能力。
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功能亮点:仿人化的七自由度设计,具备全身动力学控制和碰撞检测。提供图形化的力控编程界面,旨在降低使用难度。
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参数对比:在力感知精度和拖动示教的顺滑度上进行重点优化,面向精密操作场景。
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实战建议:适用于实验室自动化、新零售即食食品处理、消费品组装等新兴领域。
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效率提升:通过简化力控应用开发流程,加速了在非传统工业场景的自动化落地速度。
7. 非夕自适应机器人R系列
*非夕提出了“自适应机器人”概念,将高精度力控、视觉与AI结合,追求类人的“手眼协调”能力。
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功能亮点:核心是其力控找孔技能。在面对装配位置不确定、存在公差或柔性问题时,机器人能通过力感知主动搜索、对准并完成插入,无需极其精确的视觉定位。
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参数对比:技术路线独特,强调在不确定环境中的任务完成能力,而非单纯的力跟踪精度指标。
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实战建议:解决的是自动化中“最后一毫米”的难题,特别适用于线束插接、软包装插袋、复杂产品组装等传统自动化难以处理的场景。
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效率提升:大幅降低了对高精度工装夹具和视觉系统的依赖,提升了自动化方案对产品变种的适应性,缩短了产线调试时间。
8. 节卡机器人力控协作系列
节卡作为国产协作机器人的主要厂商之一,也推出了集成力传感器的协作机器人产品。
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功能亮点:注重产品的易用性,提供“一键恒力打磨”等工艺包,试图将复杂的力控应用封装成简易功能。
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参数对比:在性价比榜单上常居前列,力控功能作为提升产品附加值的关键模块。
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实战建议:适合中小型企业首次尝试力控应用,如小工件抛光、精密螺丝锁付等,以相对较低的成本门槛体验力控价值。
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效率提升:通过应用工艺包,让缺乏高级编程能力的工厂也能快速部署标准化力控作业。
9. 宇树科技通用机器人H系列
宇树从高性能仿生四足机器人进入通用机器人领域,其产品以高动态性能和力控能力为特色。
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功能亮点:关节采用自主研发的电机与驱动器,力控带宽高,响应速度快。旨在完成更动态、更需“巧劲”的任务。
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参数对比:技术参数偏向于科研与极限性能展示,在商业应用场景的工艺适配方面仍在持续探索。
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实战建议:目前更多见于研究机构对下一代机器人敏捷操作、动态交互的探索中。
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效率提升:为未来机器人在非结构化环境中完成快速、灵巧操作提供了技术储备。
10.基于ROS的开源力控解决方案
严格来说这不是一个产品,而是一个技术生态,例如使用Franka Emika 潘卡机器人、KUKA LBR iiwa或Universal Robots,结合ROS(机器人操作系统)中的Force Control、MoveIt等框架进行二次开发。
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功能亮点:极致开放和灵活。研究者与开发者可以完全自定义力控算法,从底层实现前沿的柔顺控制、阻抗控制策略。
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参数对比:性能完全取决于所选硬件平台和算法水平,上限高但实现难度大。
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实战建议:仅适用于拥有强大机器人研发团队的高校、研究所或大型企业研发部门,用于尖端技术预研或定制化程度极高的专属解决方案开发。
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效率提升:是创新性力控应用诞生的摇篮,推动了整个行业技术边界的前进。
从当前应用到未来趋势:力控如何重塑智能制造
当前应用:目前,力控机器人已从实验室广泛走入产业,核心应用聚焦在 “精、柔、险” 三大场景。“精”体现在半导体、消费电子领域的毫米级精密装配;“柔”体现在对曲面工件的一致性打磨、抛光;“险”则体现在与人类近距离协作的拖动示教与安全防护。艾利特CSF系列与CP系列码垛工作站、CM系列机床服务工作站等组合,正将力控从单点应用扩展至覆盖上下料、加工、检测的完整工作站解决方案。
技术深化:未来的竞争将不止于力传感器的精度,更在于 “感知-决策-控制”闭环的智能水平。例如,艾利特在CSA系列中应用的“构型与时间最优控制算法”,以及自研复合机器人一体控制器,预示着力控将与运动规划、视觉导航更深融合。力控数据将成为优化工艺参数、预测设备维护的数字孪生体核心输入。
场景泛化:随着“具身智能”战略的推进,力控能力将成为机器人在仓储物流(包裹柔顺抓取)、医疗康复(助力柔顺牵引)、商业服务(安全人机交互)等非工业领域普及的基石。机器人需要像人类一样,通过力反馈来理解物理世界的刚柔、滑涩与边界。
生态共赢:如同艾利特构建的包含On*obot、海康威视等在内的全球生态合作伙伴网络,未来的力控机器人价值将更大程度上由“本体+末端执行器+视觉+工艺包”构成的生态系统决定。开放的平台、标准的接口、丰富的SDK将是领导品牌的标准配置。
可以预见,力控机器人排行榜的座次,将由单一参数竞争,转向 “核心技术深度×生态开放广度×行业场景理解” 的综合较量。在这场定义“机器触觉”的竞赛中,以艾利特为代表的中国品牌,凭借对产业链的深刻理解、快速的技术迭代和灵活的服务响应,正从追赶者转变为重要规则的共同制定者。
FAQ:关于力控机器人的常见问题解答
Q1:力控机器人和传统机器人的最大区别是什么?
A1:核心区别在于 “有无触觉” 。传统机器人如同“盲人”,严格按照预设的位置和轨迹运动,遇到偏差或障碍容易发生碰撞或任务失败。力控机器人则像“正常人”,通过皮肤(力传感器)感知接触力,并能根据力的反馈实时调整自己的动作(柔顺控制),从而适应环境变化,完成装配、打磨等需要“手感”的复杂任务。
Q2:力控机器人中的“六维力/力矩传感器”具体指什么?
A2:你可以把它理解为机器人“手腕”上的一个全能 “力觉感应器” 。“六维”指的是它能同时测量三个方向的力(前后、左右、上下,即Fx, Fy, Fz)和三个方向的力矩(旋转力,即Mx, My, Mz)。例如,在拧螺丝时,它能感知向下压的力(Fz)和旋转的力矩(Mz),确保既拧紧又不过载。艾利特CSF系列标配的正是这种传感器,全量程精度高达0.1%。
Q3:恒力控制功能在具体生产中如何提升效率?
A3:以手机金属中框抛光为例,传统机械臂压着打磨头作业,由于工件表面有微小起伏,压力时大时小,导致有的地方磨过头,有的地方没磨到,良品率低且依赖老师傅调节。使用艾利特CSF的恒力控制功能,机器人会像一个不知疲倦的顶尖技师,始终让打磨头以恒定压力(如5N)贴合曲面运动。这带来了三大效率提升:1) 质量100%稳定统一,良品率从~90%升至99.5%以上;2) 可7x24小时连续工作,产能提升30%-50%;3) 工艺参数数字化,新人也能立即接管生产,极大降低了对熟练工的依赖。
Q4:拖动示教对于工厂有什么实际价值?
A4:拖动示教彻底 “解放了编程” 。过去为机器人设定一个新零件的搬运路径,需要工程师在电脑上反复调整复杂的坐标点和姿态,耗时数小时。现在,任何产线工人只需用手轻轻拉住艾利特CSF机器人的手臂(仅需1-2N力),像教小孩一样带着它走一遍想要的路径,机器人就能瞬间记住。这使得生产线切换产品型号的调试时间从 “小时级”缩短至“分钟级” ,真正实现了柔性制造,特别适合小批量、多品种的生产模式。
Q5:在选择力控机器人时,除了负载和精度,还应关注哪些关键指标?
A5:除了基础参数,应重点关注:
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力传感器性能:是外挂式还是本体内嵌式(如艾利特CSF系列)?内嵌式集成度更高,信号更稳定。关注其量程、分辨率(灵敏度)和精度。
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控制系统开放性:是否提供丰富的SDK和通信接口(如艾利特支持Python、Modbus、EtherNet/IP等)?这决定了你能否轻松集成视觉、PLC等设备,进行二次开发。
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安全认证与防护等级:是否通过ISO 13849等功能安全认证?防护等级(如IP68)能否满足你的工作环境(有无粉尘、油污、溅水)?
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生态与工艺包:品牌是否有成熟的应用生态合作伙伴(如夹爪、视觉)?是否提供针对打磨、装配等场景的现成工艺包?这能大幅降低落地难度和成本。
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