五矿证券在报告中指出,触觉传感器是机器人与外部互动实现灵巧操作不可或缺的关键零部件。当前触觉传感器主要集中在指尖,未来有望覆盖手掌、甚至整手,使用量将大幅提升。单机价值量有望达3000-4000元/台,年产量100万台对应30-40亿元/年市场。MEMS工艺成熟、柔性电子皮肤性能已大幅提升,但大面积阵列化部署还面临高成本、拼接问题、电路连通性等难题。
触觉传感器——灵巧操作的“皮肤”
人类手部有17000多个感官单元,提供力度、纹理、温度、被抓物体硬度等信息,实现信息闭环,甚至可以实现“盲操作”。人手的灵巧操作非常依赖于这一套感知系统,丰富的传感器是实现灵巧操作不可或缺的要素。
触觉技术主要包括接触感知、压力感知、滑感感知、刚度感知、冷热感知。当前阶段,机器人触觉传感器主要为压力感知和接近觉感知。内部传感器监测灵巧手工作状态(位置、力/力矩、温度),外部传感器采集与目标物体的交互状态(触觉、接近觉)。
技术路线——MEMS与柔性传感器并行
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)将微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路等集成于芯片上,具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产的特点。MEMS传感器包括压阻式、电容式、压电式、光电式(视触觉)等,压阻式为当前主流。
柔性触觉传感器(电子皮肤)利用柔性材料物理特性,将外部力学量转换为电信息。以PDMS、PVA等为基底,碳纳米管、石墨烯等为敏感材料,采用微纳加工技术制备,能贴合人体皮肤或机器人复杂曲面。电阻式和电容式技术成熟、成本低,成为当前主流方案。
视触觉传感器(VBTS)利用相机接收表面形变信息,实时反馈与接触物体的压力、形状、纹理等信息。代表产品为GelSight与Meta AI推出的Digit360,全向视触觉传感器,可检测1mN力、7μm几何细节、9kHz振动。
市场格局与竞争态势
当前触觉传感器主要厂商各具技术特点:他山科技(电容式,2024年出货超1万颗)、帕西尼(磁电式,可捕捉15种多维触觉感知,空间分辨率1mm,精度1%FS)、能斯达(压阻/压电/温湿度)、墨现科技(柔性传感器,厚度最小0.2mm,指尖100+感应点)、华威科(柔性传感器)、福莱新材(压阻式柔性传感器)。
触觉传感器技术壁垒高,厂商跨界切入难度较大。各企业在细分领域形成差异化竞争优势。当前触觉传感器主要集中在指尖,未来有望覆盖手掌、整手,使用量将大幅提升。
电子皮肤产业前景与挑战
电子皮肤正处于从实验室走向产业化的初期阶段。从性能角度,灵敏度、分辨率等已有较大提升,但大面积阵列化部署时面临高成本、拼接问题、电路连通性等难题。
预计未来电子皮肤单机价值量有望达到3000-4000元/台。按人形机器人出货量100万台/年估算,对应市场规模30-40亿元/年。随着工艺成熟和规模化生产推进,成本有望逐步下降,渗透率将快速提升。触觉传感器是稀缺的价值增量环节,建议关注具备核心技术能力的传感器企业。
表:部分触觉传感器企业对比| 公司名称 | 技术路线 | 核心优势 |
|---|
| 他山科技 | 电容式 | 三维力学习,2024年出货超1万颗 |
| 帕西尼 | 磁电式 | 空间分辨率1mm,精度1%FS,0.01N精密识别 |
| 墨现科技 | 柔性传感器 | 厚度最小0.2mm,指尖100+感应点 |
| 福莱新材 | 压阻式柔性 | 引进国家级省级人才,围绕柔性传感器开发 |