扭矩傳感器推動物流行業實現精細搬運與高效運作

在物流行業，從倉儲貨物搬運到分揀系統操作，從自動化立體庫運作到配送車輛裝卸，扭矩控制在各類物流裝備的運行中極為關鍵，直接影響貨物搬運的準確性、設備運行的穩定性以及物流作業的整體效率。扭矩傳感器作為物流裝備動力系統的重要構成，與壓力傳感器協同配合，為物流行業的智能化升級筑牢基礎。

一、扭矩控制：物流裝備性能的重要保障

在物流作業里，扭矩控制對關鍵性能指標影響***。例如，自動導引車（AGV）在搬運貨物時，驅動輪扭矩波動若超過 ±5%，會導致行駛軌跡偏移，使貨物定位偏差達到 ±10mm；倉儲貨架堆垛機的升降機構扭矩不均衡，會造成貨叉升降卡頓，單次作業時間延長 15%。以往依靠機械結構與經驗參數來控制扭矩，穩定性只能維持在 ±8% 左右，而當下借助扭矩傳感器構建的智能閉環系統，可將扭矩波動精細調控至 ±1% 以內，讓 AGV 的重復定位精度從 ±5mm 提升到 ±2mm，堆垛機的作業效率提高 20%。

壓力控制在物流裝備的液壓與氣動系統中同樣不容忽視。叉車液壓系統的壓力波動超過 ±10%，會致使貨物起升不穩定，增加貨物掉落風險；氣動分揀系統的壓力不穩，會造成分揀準確率降低 10%。壓力傳感器通過實時監測系統壓力，能將壓力波動控制在 ±2% 以內，使叉車貨物起升的平穩性提升 30%，氣動分揀系統的準確率提高到 95% 以上。

扭矩與壓力控制在三個**場景中協同發揮作用：

搬運設備：扭矩傳感器監測電機輸出扭矩，壓力傳感器反饋液壓驅動壓力，共同保障搬運設備運行的穩定性與精細度；

分揀系統：扭矩傳感器實現分揀機械臂的力矩反饋，壓力傳感器控制氣動執行元件壓力，確保貨物分揀的高效與準確；

安全防護：扭矩傳感器檢測異常扭矩突變，壓力傳感器監測制動系統壓力，構建雙重安全冗余機制，有效降低事故發生率。

二、扭矩傳感器與壓力傳感器：技術差異及協同應用

（一）技術原理與測量對象

扭矩傳感器：依據應變片、磁致伸縮或者光纖布拉格光柵原理，借助彈性體的形變來感應旋轉軸的扭矩變化。以應變片式傳感器為例，在扭矩作用下，彈性體產生細微形變，粘貼在其表面的應變片電阻值隨之改變，通過惠斯通電橋將電阻變化轉化為電壓信號，精度可達 ±0.05% FS，適用的扭矩范圍為 0.1N?m 至 10kN?m。

壓力傳感器：基于壓阻效應或壓電效應，用于測量氣體或液體的壓強。像壓阻式傳感器，在壓力作用下，硅膜片發生形變，致使電阻值改變，經過信號調理電路轉換為標準電壓或電流信號輸出，精度為 ±0.2% FS，壓力測量范圍在 0.1MPa 至 200MPa。

（二）應用場景協同

扭矩傳感器是物流裝備旋轉動力的關鍵測量部件，直接決定動力輸出的力矩均衡；壓力傳感器是流體動力的重要監測元件，保障液壓 / 氣動系統的壓力穩定。二者在物流自動化設備中緊密協同：扭矩傳感器監測 AGV 驅動電機扭矩以調整行駛速度，壓力傳感器檢測叉車液壓系統壓力以控制貨物起升高度，共同實現 “扭矩 - 壓力” 的雙重精細控制，確保物流作業高效、安全進行。

三、適配物流行業的扭矩傳感器技術類型

1. 應變片式扭矩傳感器：物流通用場景的實用之選

基于電阻應變原理，采用鋁合金或合金鋼彈性體，表面粘貼高精度應變片，通過全橋電路實現扭矩信號轉換。其成本與性能較為平衡，響應速度快（0.1ms 級），適用于各類物流搬運車、分揀機械臂等中低負載場景。在電商倉庫的 AGV 上，該傳感器實時監測驅動輪扭矩，通過控制系統動態調整電機轉速，使 AGV 在滿載情況下的行駛軌跡偏差從 ±8mm 減小到 ±3mm，滿足密集貨架間的精細搬運需求。

2. 磁彈性式扭矩傳感器：復雜工況下的可靠選擇

利用鐵基合金的磁致伸縮效應，當扭矩作用時，內部磁路發生變化，通過感應線圈輸出與扭矩成正比的信號。其具備出色的抗振動（10 - 2000Hz）、耐粉塵（IP67 防護）、耐高溫（150℃）特性，成為物流轉運中心、碼頭等復雜環境下物流裝備的理想選擇。在港口集裝箱起重機的起升機構中，磁彈性式傳感器監測卷筒扭矩，配合抗電磁干擾設計，將異常扭矩的預警響應時間從 30ms 縮短至 10ms，有效保障集裝箱吊運作業的安全。

3. 光纖式扭矩傳感器：**物流場景的高精度方案

基于光纖布拉格光柵技術，扭矩會使光纖光柵產生軸向應變，導致反射光波長漂移，通過解調儀實現精細測量。它具有抗電磁干擾、體積小（直徑≤10mm）、精度高（±0.02% FS）的優勢，特別適用于對精度要求極高的醫藥、電子等高價值貨物物流場景。在某醫藥冷鏈物流中心的自動分揀系統中，分布式光纖傳感器以 1000Hz 的采樣頻率監測分揀機械臂扭矩，通過邊緣計算實時調整抓取力度，將易碎藥品的分揀破損率從 3% 降低至 0.5%。

四、典型物流場景深度解析

1. 倉儲搬運的扭矩 - 力位協同控制

在自動化立體庫的堆垛機上，扭矩傳感器與位移傳感器協同工作，實時監測貨叉伸縮時的扭矩與位置信號。當檢測到貨叉插入貨物托盤的扭矩超過設定值（如 50N?m）時，系統自動停止操作并反饋調整貨叉角度，將貨物上架的準確率從 90% 提升至 96%，同時避免因過扭矩導致貨叉或貨物損壞。

2. 分揀系統的安全扭矩監測

在快遞分揀線上的分揀機器人關節處，扭矩傳感器實時監測異常力矩突變。當機械臂在分揀過程中遇到障礙物，導致扭矩超過安全閾值（如 8N?m）時，系統在 50ms 內迅速觸發緊急制動，將設備故障率降低 40%，確保分揀線的連續穩定運行。

3. 配送車輛的負載扭矩優化

在冷鏈物流配送車輛的尾板升降機構中，扭矩傳感器與壓力傳感器聯動控制。傳感器實時監測尾板負載扭矩，當檢測到因貨物重心偏移導致扭矩不均時，系統自動調整液壓平衡閥的壓力分布，將尾板升降的平穩性提高 35%，保障冷鏈貨物裝卸過程中的溫度穩定性。

五、技術挑戰與創新方向

1. 高精度與微型化平衡

隨著物流裝備向小型化、輕量化發展，需要在有限空間內實現高精度扭矩測量。未來將聚焦：

芯片級集成技術：研發 MEMS 扭矩傳感器，將尺寸縮小至 5mm×5mm，同時維持 ±0.1% FS 的精度，適配微型 AGV、輕載分揀機械臂等設備的緊湊設計；

無軸式測量方案：采用非接觸式磁彈性原理，消除傳統軸式傳感器安裝時對同軸度的嚴格要求，提升裝配便利性與測量穩定性。

2. 復雜環境適應性突破

針對物流行業的高溫、潮濕、粉塵、電磁干擾等復雜作業環境，需提升傳感器的環境耐受性：

納米防護涂層技術：應用類金剛石涂層（DLC），將傳感器表面的耐磨壽命延長 2 倍，同時增強抗粉塵粘附與防潮能力；

全密封灌封與電磁屏蔽工藝：采用高溫固化灌封膠與多層電磁屏蔽設計，將傳感器防護**至 IP69K，適應惡劣工業環境，確保在各類復雜工況下穩定運行。

3. 智能化與邊緣計算融合

隨著物流自動化向智能化升級，扭矩傳感器正從單純的數據采集向智能分析轉變：

嵌入式智能算法：在傳感器端集成異常扭矩識別模型，實時分析扭矩信號的頻域特征，提前 2 小時預警齒輪磨損、軸承失效等潛在故障，將設備非計劃停機時間減少 50%；

數字孿生與智能決策：通過傳感器數據驅動物流裝備的虛擬模型，實時模擬不同扭矩參數對設備運行狀態的影響，輔助工程師 10 分鐘內完成控制參數優化，實現物流作業流程的智能決策與高效調度。

六、行業趨勢與市場洞察

全球物流扭矩傳感器市場呈現三大發展特征：

物流智能化升級驅動增長：電商物流、冷鏈物流、智慧倉儲等領域的自動化需求持續攀升，推動高精度扭矩傳感器市場規模年復合增長率達 16%，預計 2028 年有望突破 20 億美元；

行業內技術創新加快：行業內企業在中低端市場的自主研發產品占比不斷提高，**產品的技術水平也在逐步提升，部分產品性能已接近國際**水平；

綠色與節能需求凸顯：低功耗傳感器（待機功耗 < 0.5W）與節能型物流裝備的協同應用，助力企業降低 30% 以上的設備能耗，成為物流行業綠色發展趨勢下的重要選型標準。