电子皮肤：人形机器人的触觉革命
思瀚产业研究院    2025-05-27

智能设备自然交互需求不断增长，加速传感器领域研发突破

人形机器人传感器市场蓬勃发展，电子皮肤技术引领增长潮流。人形机器人智能化的关键在于感知能力的增强，而传感器作为感知的核心部件，起着至关重要的作用，人形机器人产业的扩张有望带动传感器行业进一步扩容。人形机器人主要会应用三大传感器，包括视觉传感器、触觉传感器以及力矩传感器。其中，触觉传感器又可分为柔性与刚性两大类。

电子皮肤是柔性触觉传感器的重要细分应用之一，具有柔韧性好、耐弯折、灵敏度高、能适应复杂形状表面等优点，能够精确感知抓取的度、触感和物体形状，使机器人能够细致地操作物体，避免过度用力或损坏物品。

据 Precedence research，2024 年全球电子皮肤市场规模为 63 亿美元，预计到 2034 年将达到 300 亿美元，年复合增速将达到 17%；据共研网数据，国内人形机器人电子皮肤市场规模 2024 年约 4.6 亿元，2030 年预计增长至 90.5亿元，期间 CAGR 高达 64.3%，展现超速增长潜力。

电子皮肤是一种阵列式柔性触觉传感器，以聚二甲基硅氧烷 PDMS、聚乙烯醇 PVA 等柔性材料为基底，以碳纳米管、石墨烯、导电聚合物等为敏感材料，采用微纳加工技术制备而成。电子皮肤可类比人类皮肤的表皮层、真皮层以及皮下组织，将其分为上层包括柔性基材（轻质有弹性材料，如 PI、PET）、封装保护层（放水、防尘材料），中层为传感器层，检测压力、温度、湿度、化学物质等，实现敏捷响应，下层则是接口通信系统、电路和处理器，将电子皮肤采集的数据传输反馈给机器人大脑。

电子皮肤应用场景多样，涵盖多个高潜力领域。

1）人形机器人：电子皮肤提升了机器人的外观逼真度和触觉感知能力，使其与人类的交互更安全、自然。目前，它主要应用于灵巧手等局部部位，帮助机器人完成精细操作。

2）医疗健康监测：电子皮肤可实时监测心率、血压、体温等生理指标，为疾病诊断和治疗提供精准数据。例如，智能绷带能监测伤口愈合情况，健康监测手环则为用户提供个性化健康管理，助力疾病早期预警。

3）智能穿戴设备：在实时监测健康生理指标之外，电子皮肤可以设计药物接口，根据人体实时数据和健康状况，将药物直接通过电子皮肤释放到人体内，更快速有效完成治疗过程。

4）智能假肢：电子皮肤赋予假肢接近真实皮肤的外观和触觉感知能力，帮助截肢患者感知物体形状、硬度和纹理，精准抓握物品，从而提高生活自理能力和社交自信。

具体在人形机器人领域，电子皮肤可以应用于灵巧手和机械臂，服务工业制造、医疗手术、餐饮零售等适用场景。通过覆盖手指、手掌和手臂的关键部位，电子皮肤可以为机器人提供全方位的触觉反馈。灵巧手能够通过电子皮肤感知物体的形状、纹理和硬度，从而调整抓取力度和姿态，实现更精细的操作。

机械臂的手臂部分则可以通过电子皮肤感知外界的接触力，避免与障碍物发生碰撞，提升操作的灵活性和安全性。同时，在移动机器人领域，通过电子皮肤感知足底的压力分布，机器人能够实时调整步态和重心，适应不同的地面条件，如不平坦的地面、斜坡或光滑表面，提升了行走稳定性，从而能在复杂环境中自主导航，完成救援、探险等高难度任务。

当前，电子皮肤在机器人下游领域已有突破性的试验与应用。2023 年 12 月特斯拉 OptimusGen2 已完成指尖捏合生鸡蛋的毫米级操控，2024 年 1 月，机器人已具备从衣服盒中取出T 恤、在桌上平铺衣物、连续折叠衣物等一系列精细化动作的能力。日本 SBRH 公司开发的护理机器人，能够凭借触感判断老人的跌倒风险，为老年人的生活安全保驾护航。

清华大学研发的 3D 电子皮肤系统可在物理层面实现对压力、摩擦力和应变三种力学信号的同步解码和感知，对压力位置的感知分辨率约为 0.1 毫米。纳美达团队将纳米银线材料从实验室实现了大规模产业化，纳米银线黄光工艺通过卷对卷、大幅宽连续线生产，制程成本可在现在基础上降低 30%左右，大幅降低制程成本，物料加制程可降低 30%。

当前，电子皮肤在技术上还有诸多突破难点与壁垒。在材料上，需同时实现压力、温度等多模态感知，并兼具柔韧性、延展性及自修复性。现有材料的折叠寿命与生物相容性尚无法很好满足工业化、大规模量产需求，亟待新型复合材料突破。

在制造工艺上，柔性电子器件需在拉伸形变中维持功能稳定，对材料本身与工艺要求很高，且还需要解决密集电子元器件面对外界电磁屏蔽的难题。同时实现低成本、高效率的规模化生产，对工艺优化提出更高挑战。在传感器层方面，柔性触觉传感器对确保机器人灵巧手与人和环境之间的安全交互以及智能控制起着至关重要的作用，目前一共有 5 种主流技术路线，包括电阻式、电容式、压电式、光学式、霍尔效应式。每种路线壁垒均不低，都有一些优缺点，业界还未形成技术路线层面的收敛。

电子皮肤主流的传感器技术路线

电阻式传感器：基于压阻效应研发，通过材料形变引发的电阻变化检测压力。空间分辨率高，体积小，集成度高，成本低；但在宽量程压力范围内（极低压力和极高压力）信号一致性不佳。斯坦福大学通过 PDMS弹性体与有机晶体管集成、RMIT 采用氧化物橡胶复合材料等方案正在突破材料瓶颈在宽量程压力范围内（极低压力和极高压力）信号一致性不佳、国产压阻材料的一致性和长期可靠性与国际水平有差距

电容式传感器：电容式触觉传感器受到法向力时，其上下电极板的间距发生改变，导致传感器的电容值发生变化；当传感器受到切向力时，上下电极的重合面积发生变化，也会导致传感器的电容值发生变化。便于测量三维力的大小。灵敏度与空间分辨率高，响应幅度宽，能够衍生为接近传感器的应用；但易受电气干扰的影响。

压电式传感器： 一种基于压电效应的传感器，将压电式触觉传感器连接到电荷放大器和测量电路上，采集其与所受外力相关的电信号，从而实现触觉检测。不需要外部电源，更便于携带，且其材料刚度高，线性度好，响应灵敏；但易受噪声干扰，介电性会受温度影响，较难对切向力进行直接的定量测量。

光电式传感器： 将传感器所受压力映射为光信号强度、波长等性质的变化，通过检测光学信号来检测传感器所受压力。分辨率高，无电气干扰的问题，有一定的切向力表征能力；但容易受到温度影响，且光纤的微弯曲会导致光损失。

霍尔效应传感器 ：当外力作用导致传感器内部的磁场变化或磁性材料的位移时，传感器输出电压或电流信号随之变化，从而感知外部力。分辨率高、灵敏度高，但结构复杂、体积较大、易受磁场干扰。

柔性触觉传感器全球市场空间广阔，人形机器人需求驱动下带来增量市场。根据QYResearch 数据预测显示，2022 年全球柔性触觉传感器市场约为 15.34 亿美元，预计 2029年市场规模增长至 53.22 亿美元，2022-2029 年 CAGR 为 17.9%。

汉威科技：气体传感器业务起家，切入电子皮肤具备技术先发优势

汉威科技 1998 年成立，于 2009 年在深交所创业板上市。公司秉持“成为以传感器为核心的物联网解决方案引领者”的产业愿景，通过多年的内生外延发展，构建了相对完整的物联网（IoT）生态圈，主要是以传感器为核心，将传感技术、智能仪表技术、数据采集技术、地理信息和云计算等物联网技术紧密结合，形成“传感器+监测终端+数据采集+空间信息技术+云应用+AI”的系统解决方案，业务应用覆盖传感器、智能仪表、物联网综合解决方案、居家智能与健康及公用事业等行业领域，在所涉及的产业领域中形成了相对领先的优势。

2013 年携手苏州能斯达，专注柔性微纳传感技术的研发和产业化。2009 年，苏州纳米所研究院海归科学家带领科研团队在微纳电子与材料领域取得重要成果；在中科院产业中心和育成中心的支持下，2012 年能斯达团队雏形初现，聚焦柔性微纳系列产品的研发与产业化；

2013 年苏州能斯达成为汉威科技成员企业，2024 年参与起草和制定了国内首个柔性电子行业标准，填补行业空白。公司目前已建立了稳定的纳米敏感材料体系，掌握了柔性压阻、柔性压电、柔性温湿度、柔性电容四大核心技术，确立了柔性压力传感器、柔性压电传感器、柔性织物、柔性应变传感器、柔性温湿度传感器、柔性热敏传感器、柔性电容传感器七大产品系列，具备了阵列设计、敏感材料及导电墨水合成制备、大面积印刷电子批量制造等核心能力，拥有百余项核心专利，以及一条年产 1000 万支柔性传感器的超净印刷线和组装线。

公司产品技术领先，积极与下游客户开展合作。能斯达目前推出两款电子皮肤触觉模块PPT100/FPT200，产品具有超轻薄（厚度小于 0.3mm，与 3 张 A4 纸相当）、超柔韧（反复弯曲 100 万次，依然可正常工作）、超密集（可集成 100 个传感点/cm2，分辨率高）、超灵敏（羽毛轻轻拂过的力度，也能精准检测）、超快速（从接触到响应，只需不到 1 毫秒）、可剪裁（更好地贴合终端产品，满足个性需求）的特点，能够与机器人高度融合，可以模拟人类的触觉感知能力，实现法向力、剪切力、温度等多模态工作场景。

在客户方面，公司目前已与小米科技（2022 年 3 月获小米长江产业基金 2000 万元战投，持有股权 5.21%）、宇树科技、比亚迪、九号科技、深圳科易机器人等多家厂商积极展开合作。在生产方面，公司目前已具备四条成熟产线，包括两条印刷线、一条组装线和一条测试线，产品订单较为饱满，产能利用率较高。公司正根据需求增长筹划增加产线，提升产能，计划于 2025年上半年完成新产线的搭建与试运行。

更多行业研究分析请参考思瀚产业研究院官网，同时思瀚产业研究院亦提供行研报告、可研报告（立项审批备案、银行贷款、投资决策、集团上会）、产业规划、园区规划、商业计划书（股权融资、招商合资、内部决策）、专项调研、建筑设计、境外投资报告等相关咨询服务方案。