人形機器人電子皮膚產(chǎn)業(yè)研究：人形機器人感知能力的關鍵，電子皮膚升級競賽主戰(zhàn)場之一.pdf

人形機器人電子皮膚產(chǎn)業(yè)研究：人形機器人感知能力的關鍵，電子皮膚升級競賽主戰(zhàn)場之一。電子皮膚：電子皮膚是一種柔性觸覺傳感器，是機器人感知環(huán)境和完成任務的基礎。具備1）溫度感知：檢測冷熱變化；2）法向力感知：感知垂 直壓力，判斷接觸、抓握力度與物體硬度等；3）剪切力感知：識別滑動或摩擦力，助力穩(wěn)定性判斷、紋理識別與方向判斷等操作。電子皮膚最常 見的是壓阻式、電容式、壓電式，還有比較新穎的光學式和電磁式，其中壓阻式技術簡單應用廣泛，電磁式因可以感知切向力而有望成為未來演 進方向。未來，電子皮膚將朝著高精度、長壽命、多模態(tài)感知和自愈能力方向發(fā)展，但材料、制造工藝和算法優(yōu)化仍是實現(xiàn)規(guī)模化應用的主要挑 戰(zhàn)。

材料：電子皮膚一般是由電極、介電材料、活性材料、柔性基材組成。1）柔性基材需要良好拉伸性和延展性，目前聚二甲基硅氧烷PDMS最常用， 聚酰亞胺PI逐漸被認為是最佳基底材料，但成本較高，難以規(guī)模化生產(chǎn)；2）介電材料起絕緣隔離作用，介電膠因簡單的制備過程脫穎而出；3） 活性材料需優(yōu)秀機械和電子特性，方案包括碳納米管和石墨烯。

制造：是行業(yè)技術壁壘的關鍵所在，抗電磁干擾、低成本、高效率規(guī)模化生產(chǎn)是工藝優(yōu)化的方向。1）光刻與硅蝕刻技術：可高精度制備微結構傳 感器以提升性能，適用于電容式傳感器，但工藝復雜、需高精度設備且成本高；2）3D打印技術：能制備復雜立體結構柔性傳感器并支持多種材料， 然而可打印材料有限、尺寸精度低且量產(chǎn)性差；3）噴墨打印：適合大面積批量傳感器制備且流程簡便，但多層圖案精度低、難以形成厚功能層； 4）絲網(wǎng)印刷：具備大面積批量、低成本、材料適應性廣的優(yōu)勢，不過穩(wěn)定性和一致性不足，質量易波動。

算法：人形機器人借助柔性觸覺傳感器實現(xiàn)多物理量傳感，信號接收趨近仿真。為解決信號傳輸帶寬和實現(xiàn)快速響應，電子皮膚算法有趨勢從集 中式轉向分布式，模仿人類觸覺機制，進而可以實現(xiàn)功耗的降低。硬件與算法迭代，成為技術新壁壘。邊緣側算力硬件會因電子皮膚而需求擴大， 現(xiàn)有前沿算法包括STDP、強化學習和SNN等。

市場與競爭：電子皮膚市場增長速度快，在人形機器人應用場景有機會從指尖拓展至全手、腳和關節(jié)，空間廣闊。目前海外公司占據(jù)主要市場， 國產(chǎn)化率有提升趨勢，參與者中巨頭與初創(chuàng)公司兼有，國內公司積極布局，領先企業(yè)已送樣本體廠。目前電子皮膚產(chǎn)品均處于較初級階段，產(chǎn)品 送樣節(jié)奏領先的企業(yè)有機會與本體廠共同開發(fā)，產(chǎn)品迭代速度會加快，進而積累優(yōu)勢。