在現代工業自動化、機器人技術、航空航天及高端裝備制造領域，精確測量多維力學參數的需求日益增長。推力和扭矩多軸力傳感器作為核心測量元件，憑借其高精度、多維度同步檢測能力，成為復雜力學環境下的關鍵感知工具。

一、技術原理與核心功能

推力和扭矩多軸力傳感器通過集成多個敏感單元，能夠同時測量物體在三維空間內的線性力(推力)和旋轉力矩(扭矩)。其核心原理基于應變效應或壓電效應：當外力作用于傳感器彈性體時，內部應變片或壓電材料將形變量轉化為電信號，經信號調理電路處理后輸出數字或模擬量。

多軸傳感器的獨特優勢在于：

多維同步測量：單臺設備即可捕捉X/Y/Z軸向的推力及繞各軸的扭矩，消除多設備協同誤差;

動態響應特性：部分型號可實現千赫茲級采樣頻率，滿足高速運動場景的實時監測需求;

溫度與干擾補償：內置溫度漂移修正算法及抗電磁干擾設計，確保復雜環境下的數據穩定性。

二、關鍵技術挑戰與突破

耦合誤差抑制：多軸測量易受維度間力學耦合干擾，需通過精密結構設計(如十字梁、球鉸結構)與解耦算法降低交叉靈敏度至1%以下;

微型化集成：面向協作機器人、醫療器械等場景，傳感器需在毫米級空間內實現高密度應變片布局與信號隔離;

極端環境適應性：航天器推進器測試、深海裝備等應用要求傳感器在-200℃至1000℃或超高壓力環境下保持性能穩定。

三、典型應用場景

工業機器人精準控制：實時監測機械臂末端的操作力與扭矩，實現精密裝配、自適應打磨等智能作業;

飛行器動力測試：同步采集發動機推力矢量與機身振動扭矩，優化推進系統效率與結構可靠性;

生物力學研究：用于步態分析、假肢力學反饋等領域，捕捉人體運動中的多維力學參數;

智能制造質檢：在汽車零部件、半導體封裝等產線中，實現微牛頓級接觸力與毫牛米級扭矩的在線監測。

四、未來發展趨勢

智能化升級：嵌入邊緣計算模塊，實現本地化數據處理與實時反饋控制;

柔性化設計：開發可彎曲、可穿戴的多軸傳感器，拓展至健康監測、軟體機器人等新興領域;

多物理場融合：集成溫度、振動、位移等多模態感知功能，構建綜合感知系統;

材料創新突破：碳納米管、石墨烯等新材料的應用有望提升靈敏度并降低功耗。

隨著工業4.0與智能制造的深化，推力和扭矩多軸力傳感器正從單一測量工具演變為智能系統的“神經末梢”。其技術突破將持續推動高端裝備的精度革命，為無人化生產、太空探索、精準醫療等領域提供核心數據支撐。