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人形机器人“隐藏题材”,电子皮肤核心企业。
2025-8-4 21:45:39 作者:admin  次阅读 分享到:

电子皮肤产业全景分析:技术路线、市场格局与核心企业布局

电子皮肤技术发展现状

电子皮肤(E-skin)作为一种革命性柔性电子系统,通过模仿人类皮肤的多层结构和感知功能,为机器人提供了接近人类的触觉感知能力。其核心结构由三层组成:柔性基底层(如聚酰亚胺等高分子材料)、活性功能层(压阻/电容敏感材料)以及信号转换电极层。这种仿生结构使电子皮肤能够将机械刺激转化为电信号,实现环境交互感知,为人形机器人的智能化演进奠定了物理基础。

在材料选择上,电子皮肤面临着多维性能平衡的复杂挑战。研发人员必须在柔韧性、导电性、传感精度、机械强度、耐久性、生物相容性和成本控制等相互制约的因素中寻找最优解。当前主流研究方向已从单一功能材料转向多功能复合体系开发,重点聚焦具备自修复特性(受损后自动恢复物理化学质)、自供能能力(将机械能/热能转化为电能)以及多模态感知(同步检测压力、温度、湿度等多维信号)的新型智能材料。

核心功能实现路径

柔性压力传感作为电子皮肤的基础功能,其实现路径呈现多元化发展态势。根据活性功能层的传感原理差异,主要技术路线可分为四大类型:

压阻式:基于导电材料在压力下电阻变化的原理,具有结构简单、成本低的优势,适合大面积铺设,但易受温度干扰。福莱新材采用的正是这种路线,其传感器厚度已突破120微米,契合机器人表皮包覆需求。

压容式:通过电极间距变化引起电容改变来检测压力,具备灵敏度高、功耗低的特点,但对环境噪声敏感,需复杂信号处理。

压电式:利用压电材料在形变时产生电荷的特性,具有响应速度快、频率特性好的优势,但难以检测静态压力。

摩擦电式:基于接触起电效应,在动态接触中表现出色,尤其适合自供能设计,但信号稳定性面临挑战。

电子皮肤主要技术路线特性对比简述:

压阻式:检测原理为电阻变化,灵敏度中等,响应速度中等,主要优势是成本低、工艺成熟,典型企业有福莱新材、途见科技。

压容式:检测原理为电容变化,灵敏度高,响应速度快,主要优势是功耗低、支持多点触控,典型企业有墨现科技、汉威科技。

压电式:检测原理为电荷生成,灵敏度高,响应速度极快,主要优势是动态响应优异,典型企业有帕西尼感知、Tekscan。

摩擦电式:检测原理为静电感应,灵敏度中等,响应速度快,主要优势是可实现自供能,典型代表机构如中科院北京纳米所。

产业化进程突破

电子皮肤技术正经历从实验室研究向商业化应用的关键转型。国际龙头企业如美国的Interlink Electronics和Tekscan凭借先发优势,几乎垄断了高端精密传感器市场。而国内企业则通过差异化创新加速追赶:

福莱新材:依托电阻式技术路线,已建成中试生产线,计划实现小批量订单交付,其产品可同时覆盖工业检测、智能穿戴及健康监测领域。

途见科技:聚焦多模态触觉感知系统,其柔性电子皮肤可同步捕捉压力、温度、材质甚至滑动信息,近期获得兆威机电数千万元独家天使投资,加速产业化进程。

斯迪克:虽然布局了独立研发部门开展电子皮肤研究,但截至2025年7月,其项目仍处于实验室技术验证阶段,尚未进入商业化。

技术演进的核心方向已明确指向多模态感知融合。人类皮肤能够同时感知压力、温度、纹理等多种刺激,因此单一功能的电子皮肤已无法满足高阶机器人需求。福莱新材2025年发布的第二代触觉传感器即实现了突破,集成了压力、温度、接近觉和剪切力四重感知能力,大幅提升了机器人的交互精确性。

 产业链与市场规模分析

产业链深度解析:电子皮肤产业链呈现金字塔结构,从基础材料到终端应用形成紧密的价值链条:

上游材料与零部件:涵盖高分子基材(聚酰亚胺、液晶聚合物等)、纳米导电材料(石墨烯、金属纳米线)、微机电系统(MEMS)及信号处理芯片。相关企业包括沃特股份(LCP液晶聚合物)、苏州固锝(MEMS传感器)、祥源新材(高分子发泡材料)、斯迪克(功能性涂层复合材料)以及弘信电子(柔性电路板FPC)。这一层级的技术壁垒最高,材料性能直接决定电子皮肤的整体表现。

中游模组制造与集成:核心环节是将传感材料转化为功能性电子皮肤模组,涉及精密涂布、微纳加工、柔性封装等工艺。国内代表性企业有:

福莱新材:采用卷对卷印刷工艺生产电阻式电子皮肤,厚度控制在120微米以内,成本优势明显。

途见科技:掌握可拉伸多模态触觉芯片技术,其产品可包覆异形曲面并大面积拓展。

汉威科技:开发多模态柔性传感器,集成压力、温湿度等多维感知功能。

申昊科技:专注高精度指尖传感器,提升机器人末端执行器灵敏度。

柯力传感:工业级力传感器龙头,拓展机器人六维力传感应用。

苏试试验:开发石墨烯基柔性传感器,提升导电与传感性能。

深天马A:利用柔性TFT背板技术开发非显示智能传感系统。

中鼎股份:通过子公司合肥星汇布局力觉传感器产线,致力于机器人关节总成集成。

墨现科技:未上市创新企业,聚焦高延展性电子皮肤制造工艺。

下游应用生态:人形机器人是电子皮肤的核心应用场景,目前主机厂多围绕灵巧手等关键部位优先部署。特斯拉Optimus已嵌入压阻式传感器阵列,可感知0.1N级别的微力变化,实现鸡蛋、玻璃器皿等易碎物品的安全抓取。随着智能化程度提升,电子皮肤将逐步覆盖机器人全身,并向医疗康复(假肢感知)、智能座舱(方向盘生命体征监测)及可穿戴设备(健康监测服装)等场景拓展。下游集成与应用的代表性企业还包括兆威机电(微传动系统,投资途见科技布局执行器-感知集成)、埃斯顿(工业机器人本体,拓展人形机器人关节模组)、拓普集团(切入机器人骨架结构件)、三花智控(提供机器人热管理解决方案)。

市场增长前景

电子皮肤市场正迎来爆发性增长期,不同权威机构的预测数据虽有差异,但均指向巨大潜力:

根据Emergen Research的预测,全球电子皮肤市场规模将从2021年的63亿美元跃升至2030年的349亿美元,年复合增长率高达21.1%。

QYResearch 则保守估计2024年全球严格定义的仿生电子皮肤市场规模约1.2亿美元,到2031年有望达到2.61亿美元,复合增长率约10.6%。预测差异主要源于统计口径的不同。

中国市场的增长动力尤为强劲,受益于人形机器人产业化浪潮及单机传感器用量提升的双重驱动。行业共识预测,到2035年,我国仅人形机器人用传感器市场规模就将突破百亿元大关。资本市场已做出积极响应,福莱新材在2025年初曾因电子皮肤概念推动股价连续四日大涨并触及涨停板,反映出市场对技术落地的乐观预期。

全产业链核心企业梳理

基于技术壁垒、产业化进度及市场潜力评估,建议重点关注以下三类企业布局:

材料与零部件供应商:   

祥源新材:专注高分子缓冲材料,电子皮肤基材核心供应商。

沃特股份:LCP(液晶聚合物)材料技术领先,满足高频柔性电路需求。

苏州固锝:MEMS传感器芯片龙头企业,布局柔性微电子系统。

斯迪克:启动电子皮肤前瞻研究,储备纳米涂布与高分子合成技术。

弘信电子:提供柔性电路板(FPC)基板解决方案。

传感器与模组制造商:

福莱新材:电阻式电子皮肤领先者,已布局中试线,拥有10项核心专利。

汉威科技:多模态柔性传感器开发商,覆盖压力、温度多维度感知。

申昊科技:专注高精度指尖传感器,提升机器人末端执行器灵敏度。

柯力传感:工业级力传感器龙头,拓展机器人六维力传感应用。

中鼎股份:推进力觉传感器产线建设,目标机器人关节总成集成。

苏试试验:开发石墨烯基柔性传感器,提升导电与传感性能。

深天马A:利用柔性TFT背板技术开发非显示智能传感系统。

途见科技:完成数千万元天使轮融资(兆威机电独家投资),开发多模态电子皮肤感知系统,已获多家上市公司及车企订单。

兆威机电:微传动系统专家,独家投资途见科技,布局执行器与感知集成。

埃斯顿:工业机器人本体制造商,积极拓展人形机器人关节模组。 

拓普集团:从汽车车身一体化压铸切入机器人骨架结构件领域。

三花智控:热管理解决方案提供商,为机器人提供热管理支持。

技术演进趋势

电子皮肤正沿着 “感知维度扩展”与 “智能集成深化”双轨并进:

多模态融合感知成为主流方向,领先企业已突破单一压力检测,实现压力-温度-剪切力-材质识别的协同感知。福莱新材第二代产品即集成四重感知能力,大幅提升机器人对物体的辨识精度。

自供能技术被视为突破性方向,途见科技等创新企业正探索摩擦电与压电复合结构,将机械运动转化为传感所需电能,减少对外部电源依赖。

神经形态计算与电子皮肤结合正催生新一代边缘智能系统。苏试试验开发的石墨烯基传感器可进行本地信号预处理,降低中枢系统负荷。


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