实现机器柔性触觉，感知世界触手可及
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1. 一段话总结
山西证券2025年11月21日电子皮肤行业报告指出，电子皮肤作为模拟天然皮肤的柔性触觉传感器系统，核心功能是为人形机器人提供压力、温度等触觉感知，当前主流技术路线为压阻式（特斯拉、福莱新材等布局，结构简单、成本低），另有电容式（高精度）、压电式（自供电）等路线长期并存；行业存在材料（需兼具柔性/灵敏度/耐用性）、制造（工艺复杂、成本高）、算法（多物理量标定难） 三大核心壁垒，未来以多模态感知（同时检测温度/压力）、阵列化（提升感知精度） 为核心趋势；全球市场目前由海外企业主导（TOP5市占率57.1%），国内福莱新材（中试线投产、小批量供货）、汉威科技（近30家机器人厂商合作）等加速追赶；中性预测2030年全球人形机器人电子皮肤市场规模达7.56亿美元，长期受益于人形机器人十万亿级市场空间，同时需警惕量产不及预期、技术研发滞后等风险。
2. 思维导图（mindmap脑图）
3. 详细总结
一、电子皮肤：人形机器人的“触觉神经”
1. 定义与核心功能
电子皮肤是模拟天然皮肤功能的仿生柔性触觉传感器系统，通过附着在机器人表面，感知压力、温度等外部刺激，为人形机器人实现精准操作（如抓夹、避障）和环境交互提供核心支撑，广泛应用于智能机器人、医疗康复、工业自动化等领域。
机器人触觉感知系统对标人类触觉体系，分为三层结构：
| 层级 | 功能描述 | 核心组件 |
|---|---|---|
| 传感层 | 对标人类皮肤感受器，采集压力、温度等物理信号 | 柔性传感器、信号调理电路 |
| 传输层 | 将物理信号转换为数字信号并传输，类似神经中枢传递动作电位 | 信号转换模块、传输线路 |
| 控制层 | 通过算法分析信号，构建交互对象模型，控制机器人执行动作 | AI算法、数据分析系统 |
2. 技术路线：多路线并存，压阻式为主流
电子皮肤按原理分为五类，压阻式、电容式、压电式为最常用路线，本质是灵敏度、成本、可靠性的三角博弈：
| 技术路线 | 核心原理 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | 代表企业/布局 |
|---|---|---|---|---|---|
| 压阻式 | 外力导致电阻变化，转换为电信号 | 结构简单、成本低、响应快 | 迟滞性高、对温度敏感 | 人形机器人、工业自动化 | 特斯拉、福莱新材、汉威科技 |
| 电容式 | 外力改变极板位移，引发电容变化 | 灵敏度高、动态响应快、柔性好 | 压力增大后灵敏度下降、受寄生电容影响 | 医疗设备、消费电子 | 汉威科技、他山科技 |
| 压电式 | 压电材料受力产生极化，将机械信号转电信号 | 自供电、振动传感适配性好 | 不适合静态压力、测量电路复杂 | 爆炸冲击检测、燃烧机监测 | 汉威科技、奥迪威 |
| 光电式 | 压力改变光的强度/波长，通过光学原理检测 | 非接触测量、抗干扰强 | 高功耗、受环境光影响 | – | – |
| 电感式 | 压力改变线圈自感/互感，转换为电信号 | 耐用性强、动态范围宽 | 灵敏度低、磁化效应复杂 | – | – |
二、行业核心壁垒：材料、制造、算法三重挑战
1. 材料端：性能要求严苛，基材与活性材料是关键
电子皮肤由柔性基材、活性功能层、介电材料、电极构成，需同时满足高柔性、高灵敏度、高耐用性：
- 柔性基材：PDMS（聚二甲基硅氧烷）为当前主流，具备低弹性模量、高透明度（90%+），价格1.9万元/吨；PI材料性能优异但成本高（35-100万元/吨），PET柔性不足，仅作辅助；
- 活性材料：需将环境刺激转电信号，主流为碳纳米管、石墨烯等，面临“高灵敏度与宽测量范围难以兼顾”的问题；
- 其他材料：介电材料（如离子液体）、电极（石墨烯、碳纳米管）需兼顾导电性与柔性。
2. 制造端：工艺复杂，低成本量产是关键
当前主流制造工艺各有优劣，高精度与低成本难以平衡：
| 制造工艺 | 优势 | 缺点 | 适用场景 |
|---|---|---|---|
| 光刻与硅蚀刻 | 提升传感器分辨率、灵敏度 | 设备成本高、工艺复杂 | 高精度微结构传感器 |
| 3D打印 | 无需模具、材料兼容性强 | 可打印材料有限、精度低、量产难 | 复杂立体结构传感器 |
| 喷墨打印 | 大面积批量化、流程简化 | 多层对准精度低、难形成高厚度功能层 | 大面积传感器 |
| 丝网印刷 | 高效率、低成本、材料适应性广 | 稳定性差、层间粘附力有限 | 小型化、低成本传感器 |
3. 算法端：多物理量标定难，AI辅助成突破方向
电子皮肤单次测量涉及三维力、温度、硬度等多物理量，传统数学模型标定精度不足，需通过“图形处理系统+AI”构建标定数据库：实际测量时，AI调用数据库参数完成纠偏，解决多变量干扰问题。
三、发展趋势：多模态感知与阵列化是核心
1. 多模态感知：单一器件检测多信号
单一传感机理无法应对复杂场景，需集成压阻/热电、电容/压电等多机理，实现温度、压力、湿度等多信号解耦检测，例如“热电+压阻式”电子皮肤可同时区分温度与压力刺激。
2. 阵列化：提升感知精度与覆盖范围
单个传感单元信息有限，需将单元阵列化（单位面积传感单元越多，分辨率越高）：以压阻式为例，阵列化后可通过各单元受力大小与位置，精准还原接触物体轮廓，目前灵巧手传感器阵列已实现每平方厘米集成上百个传感点。
四、市场格局与空间：海外主导，国产加速追赶
1. 竞争格局：海外垄断高端，国产逐步突破
- 海外企业：凭借材料与精密制造先发优势，占据高端市场，全球柔性触觉传感器TOP5（Novasentis、Tekscan、JDI等）市占率达57.1%，产品覆盖AR/VR、医疗、工业机器人等场景；
- 国内企业：依托政策支持与制造优势，缩小技术差距，福莱新材（中试线投产、小批量供货）、汉威科技（近30家机器人厂商合作）、柯力传感（参股猿声科技）等已实现产业化应用。
2. 市场空间：2030年达7.56亿美元，长期受益人形机器人
- 短期（2030年）：中性假设下，全球人形机器人销量67万台，单台电子皮肤价值量8000元（手部4000元+其他部位4000元），对应市场规模7.56亿美元（乐观11.29亿、保守3.84亿）；
- 长期：人形机器人发展至Lv5级（全面智能），国内需求超1亿台，整机市场规模达10万亿元，电子皮肤作为核心部件，有望维持高速增长。
五、重点标的梳理
| 标的名称 | 核心布局与进展 | 技术优势 | 风险提示 |
|---|---|---|---|
| 福莱新材 | 2025年中试线投产，与灵巧手头部客户小批量供货；推出第二代传感器（真柔性+三维力） | 涂布工艺积累深厚，第二代产品行业领先 | 产业化不及预期、下游验证滞后 |
| 汉威科技 | 10余年研发，掌握压阻/压电/电容核心技术；近30家机器人厂商合作，新产线2025H2投产 | 产品可检测羽毛级压力，百万次弯曲耐用性 | 下游需求不及预期、市场竞争加剧 |
| 柯力传感 | 参股猿声科技，布局多维触觉传感器（MultiDT）与大面积传感器（HexT） | HexT实现单台机器人全身覆盖成本<1万元 | 人形机器人量产滞后、投后管理风险 |
| 申昊科技 | 非接触式电子皮肤小批量应用于操作机器人，用于避障保护 | 聚焦电力/轨道交通场景，适配性强 | 客户拓展不及预期、技术迭代慢 |
| 晶华新材 | 子公司晶智感开发指尖/全掌电子皮肤，与美国TetherIA合作 | 多模态传感器布局，海外市场突破 | 新产品研发失败、原材料涨价 |
| 奥迪威 | 布局触觉传感器与反馈执行器，适配人形机器人感知与执行功能 | 换能芯片技术积累，产品多场景适配 | 下游需求不及预期、外汇政策变动 |
六、风险提示
- 人形机器人量产不及预期：当前人形机器人多处于Lv1级（基础能力），若成本高、性能不足导致量产延迟，将直接影响电子皮肤需求；
- 技术研发不及预期：材料性能优化、制造工艺简化、算法标定精度提升若遇瓶颈，可能延缓商业化进程；
- 政策支持不及预期：电子皮肤依赖战略性新兴产业政策，若支持力度减弱，将降低企业投资积极性；
- 原材料价格上涨：PDMS、碳纳米管等原材料价格波动，可能推高生产成本，挤压利润。
4. 关键问题
问题1：电子皮肤三大技术路线（压阻式、电容式、压电式）在人形机器人场景中的适配性如何？当前为何压阻式成为主流？
答案：
-
人形机器人场景适配性对比：
- 压阻式：人形机器人需平衡成本与基础触觉需求（如抓夹、避障），压阻式结构简单（可快速量产）、成本低（单台手部方案<2000元），且响应速度快（毫秒级），能满足灵巧手等核心部位的压力映射需求，适配工业/服务机器人多场景；
- 电容式：虽灵敏度高（可检测细微纹理），但压力增大后灵敏度下降，且受寄生电容干扰，难以适配机器人全身复杂环境（如油污、振动），仅适合局部高精度感知（如指尖纹理识别）；
- 压电式：自供电特性适合恶劣环境，但不支持静态压力检测（无法持续感知抓握力度），且测量电路复杂，仅可辅助用于机器人关节振动监测，难以作为核心触觉方案。
-
压阻式成主流的核心原因：
- 性价比平衡：压阻式成本仅为电容式的1/3-1/2，量产难度低，特斯拉、福莱新材等企业已实现规模化生产；
- 场景匹配度高：人形机器人当前以基础交互（如搬运、简单操作）为主，压阻式的压力检测精度（0.1-100N）可满足需求，无需过度追求高精度；
- 技术成熟度：压阻式材料（如PDMS+碳纳米管）供应链成熟，制造工艺（丝网印刷）可兼容现有产线，而电容式/压电式仍面临材料稳定性、工艺复杂度等问题。
问题2：国内企业在电子皮肤领域的核心竞争优势是什么？与海外企业相比，仍需突破哪些短板？
答案：
-
国内企业核心优势：
- 制造与成本优势：国内具备完整的涂布、印刷产业链，福莱新材依托涂布工艺积累实现传感器低成本量产（中试线产能达标），汉威科技丝网印刷工艺可降低30%制造成本，单台机器人电子皮肤成本较海外低20%-30%；
- 下游绑定紧密：国内人形机器人厂商（如优必选、傅里叶）快速发展，福莱新材、汉威科技已与近30家整机厂合作，从送样到小批量供货节奏快于海外（海外认证周期通常1-2年，国内6-12个月）；
- 政策支持：国内将人形机器人列为战略性新兴产业，电子皮肤作为核心部件享受研发补贴、产业链扶持，加速技术迭代（如福莱新材获地方专项研发资金）。
-
需突破的短板：
- 材料性能：海外企业（如Novasentis）活性材料（如EMP机电聚合物）灵敏度达0.1kPa，国内主流材料（碳纳米管基）灵敏度约1kPa，差距显著；PDMS基材长期耐用性（弯曲10万次后性能衰减率）较海外低15%-20%；
- 算法能力：海外企业通过AI标定数据库实现多物理量精准解耦（如Tekscan可同时检测三维力+温度），国内多数企业仍依赖传统数学模型，标定误差较海外高5%-8%；
- 高端市场品牌力：海外企业垄断汽车、医疗等高端场景，国内产品主要集中于工业机器人中低端市场，高端场景认证（如FDA、CE）进展缓慢。
问题3：电子皮肤的“多模态感知”与“阵列化”趋势，将对产业链哪些环节产生直接拉动？相关国内企业已具备哪些技术储备？
答案：
-
拉动的产业链环节：
- 材料环节：多模态感知需集成压阻/热电/压电等多机理，拉动高兼容性活性材料（如复合碳纳米管）、高介电常数介电材料（如陶瓷-聚合物复合材料）需求，国内福莱新材已开发多机理复合活性材料；
- 制造环节：阵列化需提升传感单元密度（从100个/cm²→500个/cm²），拉动高精度光刻设备（如深紫外光刻）、喷墨打印设备需求，汉威科技已引入高精度印刷设备，实现每平方厘米200个传感点；
- 算法环节：多模态数据解耦需AI算法支持，拉动触觉AI芯片、标定数据库建设，柯力传感参股的猿声科技已开发“感算一体”算法，支持多维力实时分析。
-
国内企业技术储备：
- 多模态感知：福莱新材第二代传感器集成压力+温度检测，汉威科技开发热电-压阻复合传感器，可区分0.1℃温度变化与5g压力变化；
- 阵列化：汉威科技灵巧手传感器阵列实现每平方厘米100个传感点，柯力传感参股的猿声科技HexT传感器可灵活贴合复杂曲面，实现全身覆盖（分辨率达1mm）；
- 系统集成：申昊科技将电子皮肤与机器人避障算法结合，实现预接触式感知，避免碰撞风险，已小批量应用于电力操作机器人。
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