觸覺傳感器賦能機(jī)器人“進(jìn)化”：國(guó)產(chǎn)創(chuàng)新力加速突破
在人工智能與機(jī)器人技術(shù)加速融合的當(dāng)下，傳感器作為機(jī)器感知世界的“神經(jīng)末梢”，正成為行業(yè)關(guān)注的新焦點(diǎn)。特別是觸覺傳感器，被譽(yù)為機(jī)器人“電子皮膚”，正在推動(dòng)人形機(jī)器人從簡(jiǎn)單執(zhí)行走向自主決策。據(jù)興業(yè)證券統(tǒng)計(jì)，一臺(tái)人形機(jī)器人中傳感器成本約8.96萬(wàn)元，占整機(jī)22.4%，而觸覺更是核心。
全球市場(chǎng)格局與國(guó)產(chǎn)力量崛起
觸覺傳感器賽道長(zhǎng)期被國(guó)際領(lǐng)先廠商占據(jù)。當(dāng)前，全球市場(chǎng)份額排名前五的柔性觸覺傳感企業(yè)分別為Novasentis、Tekscan、Japan Display Inc. (JDI)、Baumer和Fraba，這五家合計(jì)份額已超一半。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)也密集發(fā)力，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)追趕與產(chǎn)品創(chuàng)新。近一年內(nèi)，包括弦動(dòng)未來(lái)、帕西尼、福萊新材在內(nèi)的多家企業(yè)發(fā)布了重磅新品，產(chǎn)業(yè)活力顯著提升。
剛性向柔性轉(zhuǎn)變，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人“進(jìn)化”
根據(jù)材料屬性，觸覺傳感器分為剛性與柔性兩大陣營(yíng)。剛性產(chǎn)品具備高精度和線性響應(yīng)，適合制造業(yè)等環(huán)境下的精確力學(xué)監(jiān)測(cè)。但在需要高度靈活貼合的仿生機(jī)器人、靈巧手等結(jié)構(gòu)復(fù)雜部位，柔性傳感器成為主流。相比之下，剛性傳感器延展性通常僅1%，楊氏模量可達(dá)1-200GPa，而柔性“電子皮膚”能實(shí)現(xiàn)高達(dá)1000%的延展性，楊氏模量覆蓋10kPa-200GPa，可適應(yīng)機(jī)器手指尖、掌心等三維表面，實(shí)現(xiàn)全覆蓋和高靈敏交互。
技術(shù)路線方面，當(dāng)前以壓阻式、電容式兩種為主流。壓阻式產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、動(dòng)態(tài)范圍大，但易受溫度影響；電容式則靈敏度和響應(yīng)速度優(yōu)秀，集成度高，但在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定性需要加強(qiáng)。不同類型在實(shí)際機(jī)器人中的應(yīng)用場(chǎng)景也各有側(cè)重。如優(yōu)必選、宇樹科技等知名企業(yè)，多采用陣列化觸覺壓力傳感器，以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、抓取、復(fù)雜工具使用等功能。而開普勒的先行者K則單指尖就搭載了96單元的電容陣列，極大增強(qiáng)了精準(zhǔn)操作能力。
當(dāng)前市場(chǎng)更青睞高靈敏度、高可拉伸性、耐彎折的柔性傳感方案。傳統(tǒng)產(chǎn)品按壓方向單一，已難滿足復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下的多維感知需求。多家廠商正在推進(jìn)三維、多模態(tài)、溫濕度融合等新一代“電子皮膚”技術(shù)，令機(jī)器人能更細(xì)膩地感知物體狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)人類級(jí)別的精細(xì)操作。
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同 創(chuàng)新成果頻現(xiàn)
柔性觸覺傳感器產(chǎn)業(yè)鏈主要由芯片、原材料、結(jié)構(gòu)件等部分構(gòu)成，芯片成本占比達(dá)30%，原材料、結(jié)構(gòu)件分別為25%、15%。在此賽道上，漢威科技、奧迪微、帕西尼、立感科技等國(guó)產(chǎn)廠商憑借自主研發(fā)，逐步建立起核心競(jìng)爭(zhēng)力。半年內(nèi)，弦動(dòng)未來(lái)、帕西尼、福萊新材各自展示了最新代的傳感器，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)生態(tài)節(jié)奏加快。
弦動(dòng)未來(lái)：SynTac多模態(tài)觸覺傳感器
弦動(dòng)未來(lái)發(fā)布的SynTac多模態(tài)觸覺傳感器具備接近覺、視觸覺及溫度融合感知，把“未觸先知”與“精準(zhǔn)用力”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。其接近覺分辨率高達(dá)1毫米，感知距離最長(zhǎng)130厘米，可在接觸前識(shí)別目標(biāo)位置和輪廓，便于提前規(guī)劃動(dòng)作路徑。同時(shí)，450×395分辨率的觸覺單元細(xì)致感知表面軟硬，配合多感協(xié)同，提升抓取精度和安全性。溫度采樣支持-40至125℃，0.1℃分辨率，適用于恒溫運(yùn)輸、熱食配送等多元場(chǎng)景。
帕西尼：PX-6AX-GEN3多維觸覺傳感器
帕西尼新一代PX-6AX-GEN3過(guò)硬的多維力感知能力，實(shí)現(xiàn)指尖、指腹、掌心等機(jī)器人“末端”高精度三維操作。該產(chǎn)品每秒可完成百萬(wàn)級(jí)數(shù)據(jù)采集，準(zhǔn)確輸出六維力、力分布、物體材質(zhì)等豐富參數(shù)。獨(dú)有6D霍爾陣列和算法優(yōu)化賦予其0.01N級(jí)分辨能力、優(yōu)于0.5%FS級(jí)重復(fù)精度，并配備邊緣計(jì)算單元，實(shí)現(xiàn)即插即用，極大提升實(shí)用性和應(yīng)用效率。
福萊新材：第二代柔性觸覺傳感器
福萊新材自2017年布局柔性傳感，最新一代產(chǎn)品采用仿生表面結(jié)構(gòu)，可貼合復(fù)雜曲面，解決了傳統(tǒng)傳感器裝配限制。其三維力向量感知能力和多模態(tài)融合，賦能機(jī)器人精細(xì)抓取。多模態(tài)傳感與深度學(xué)習(xí)組合，大幅提升了感知和自主決策能力，典型應(yīng)用如兆威機(jī)電靈巧手系統(tǒng)，既做到高達(dá)100Hz的取樣，又兼顧靈敏度（
行業(yè)趨勢(shì)與未來(lái)展望
“電子皮膚”升級(jí)為觸覺系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。以多模態(tài)感知、高靈敏、耐久與快速響應(yīng)為核心指標(biāo)的新產(chǎn)品，將成為智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“類人操作”的必要條件。兆威機(jī)電等頭部企業(yè)的示范，加速了產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
展望未來(lái)，弦動(dòng)未來(lái)、帕西尼、福萊新材等企業(yè)正成為行業(yè)技術(shù)與生態(tài)建設(shè)的重要力量。通過(guò)不斷創(chuàng)新和市場(chǎng)落地，國(guó)產(chǎn)柔性觸覺傳感器正逐步突破技術(shù)壁壘，有望在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)爆發(fā)期實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代和全球競(jìng)爭(zhēng)。
