人形机器人电子皮肤产业研究：人形机器人感知能力的关键，电子皮肤升级竞赛主战场之一.pdf

人形机器人电子皮肤产业研究：人形机器人感知能力的关键，电子皮肤升级竞赛主战场之一。电子皮肤：电子皮肤是一种柔性触觉传感器，是机器人感知环境和完成任务的基础。具备1）温度感知：检测冷热变化；2）法向力感知：感知垂 直压力，判断接触、抓握力度与物体硬度等；3）剪切力感知：识别滑动或摩擦力，助力稳定性判断、纹理识别与方向判断等操作。电子皮肤最常 见的是压阻式、电容式、压电式，还有比较新颖的光学式和电磁式，其中压阻式技术简单应用广泛，电磁式因可以感知切向力而有望成为未来演 进方向。未来，电子皮肤将朝着高精度、长寿命、多模态感知和自愈能力方向发展，但材料、制造工艺和算法优化仍是实现规模化应用的主要挑 战。

材料：电子皮肤一般是由电极、介电材料、活性材料、柔性基材组成。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， 聚酰亚胺PI逐渐被认为是最佳基底材料，但成本较高，难以规模化生产；2）介电材料起绝缘隔离作用，介电胶因简单的制备过程脱颖而出；3） 活性材料需优秀机械和电子特性，方案包括碳纳米管和石墨烯。

制造：是行业技术壁垒的关键所在，抗电磁干扰、低成本、高效率规模化生产是工艺优化的方向。1）光刻与硅蚀刻技术：可高精度制备微结构传 感器以提升性能，适用于电容式传感器，但工艺复杂、需高精度设备且成本高；2）3D打印技术：能制备复杂立体结构柔性传感器并支持多种材料， 然而可打印材料有限、尺寸精度低且量产性差；3）喷墨打印：适合大面积批量传感器制备且流程简便，但多层图案精度低、难以形成厚功能层； 4）丝网印刷：具备大面积批量、低成本、材料适应性广的优势，不过稳定性和一致性不足，质量易波动。

算法：人形机器人借助柔性触觉传感器实现多物理量传感，信号接收趋近仿真。为解决信号传输带宽和实现快速响应，电子皮肤算法有趋势从集 中式转向分布式，模仿人类触觉机制，进而可以实现功耗的降低。硬件与算法迭代，成为技术新壁垒。边缘侧算力硬件会因电子皮肤而需求扩大， 现有前沿算法包括STDP、强化学习和SNN等。

市场与竞争：电子皮肤市场增长速度快，在人形机器人应用场景有机会从指尖拓展至全手、脚和关节，空间广阔。目前海外公司占据主要市场， 国产化率有提升趋势，参与者中巨头与初创公司兼有，国内公司积极布局，领先企业已送样本体厂。目前电子皮肤产品均处于较初级阶段，产品 送样节奏领先的企业有机会与本体厂共同开发，产品迭代速度会加快，进而积累优势。