“触”达未来,2025 电子皮肤技术路线领航,万亿市场 “钱” 景无限

B站影视 港台电影 2025-08-08 08:49 1

摘要:在科技迅猛发展的当下,机器人产业正经历着深刻变革,其中电子皮肤作为一项极具潜力的关键技术,正逐渐从实验室走向市场应用的前沿,成为推动机器人智能化与多功能化的核心要素。2025 年,电子皮肤技术发展迎来了重要的转折点,其在技术创新、市场拓展以及产业协同等方面均取

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在科技迅猛发展的当下,机器人产业正经历着深刻变革,其中电子皮肤作为一项极具潜力的关键技术,正逐渐从实验室走向市场应用的前沿,成为推动机器人智能化与多功能化的核心要素。2025 年,电子皮肤技术发展迎来了重要的转折点,其在技术创新、市场拓展以及产业协同等方面均取得了显著进展,展现出巨大的发展潜力与市场价值。

从技术层面来看,2025 年的电子皮肤技术正不断突破传统的束缚,朝着更高灵敏度、更广泛感知范围以及更好的柔韧性与贴合性方向发展。在市场应用领域,电子皮肤的应用范围正不断拓展。人形机器人作为电子皮肤的重要应用场景之一,正逐渐成为推动电子皮肤市场增长的主要动力。在市场应用领域,电子皮肤的应用范围正不断拓展。人形机器人作为电子皮肤的重要应用场景之一,正逐渐成为推动电子皮肤市场增长的主要动力。

在此背景下,本报告将深入剖析 2025 年电子皮肤的技术路线、市场规模以及相关标的,通过对行业现状的梳理、技术趋势的研判以及市场潜力的挖掘,为关注电子皮肤产业的投资者、企业决策者以及科研人员提供全面而深入的行业洞察,助力其在电子皮肤这一新兴领域中把握机遇,应对挑战,实现可持续发展。

一、电子皮肤是机器人实现与外界交互能力的核心

1.1 电子皮肤:机器人感知外界的关键,柔性传感器为理想方案

电子皮肤是模拟天然皮肤功能的设备。皮肤作为人体最大器官,是具备多功能的传感器,能清晰感知外部环境变化,对人类生存发展意义重大。电子皮肤则模拟天然皮肤功能,柔性触觉传感电子皮肤可模仿人体皮肤的触觉传感与灵活性能,附着于人体皮肤或机器人等表面,感知压力、温度等刺激 。

电子皮肤触觉传感器空间分辨率可达毫米级,接近人类皮肤。触觉传感器分三类:

硬质皮肤触觉传感器:含力 / 力矩传感器、力敏电阻传感器、加速度计、变形传感器等。这类皮肤常集成多个触觉传感器,借多传感器均值提升测量分辨率,但空间分辨率受限,一般大于 100 平方毫米。

柔性皮肤触觉传感器:能通过接触表征被测物体性质(表面形貌、重量等)或数值化接触参量(力、温度等)。又名新型可穿戴仿生触觉传感器,多排列成矩阵组成阵列,空间分辨率达毫米级,接近人类皮肤,可覆盖机器人、医疗设备、人体假肢等复杂三维载体表面,精准感知环境信息。

内接触式触觉传感器:用于检测机器人各部分状态,非被测对象周围传感器,表面无覆盖和皮肤保护(如工业机器人手臂关节力矩传感器),在人机交互少的工业环境应用多年,缺点是触觉信息提取有限,空间分辨率低且接触位置难确定。

电子皮肤一般由电极、介电材料、活性功能层、柔性基材等构成。受外部条件刺激时,活性功能层将应变、温度等信号转为电信号,经电极层传输至数据处理模块与显示终端,工作原理为 “感知压力 — 信号转换 — 信号传输 — 数据处理 — 反应调整 — 学习适应” 流程。

1.2 电子皮肤技术路径多样,压阻式、压电式常用

1.2.1 压阻式柔性触觉传感器

基于压阻效应的触觉传感技术,压力不同致电阻不同(材料电导率随机械应力变化),压力与电阻多呈线性相关。传感功能材料需具压阻效应,要对材料或器件设计以满足使用条件,常用弹性、导电材料(如表面涂导电材料的薄膜、弹性聚合物),优点是负载能力强、鲁棒性好、电信号测量便捷,缺点是迟滞性大、温漂大、线性度差。

1.2.2 电容式柔性触觉传感器

基于电容效应,通过测量电容值变化获取物体与电子皮肤接触状态,将力学信号转电容信号检测压力。电容与压力在一定范围呈线性相关,反映两电极间电场储能能力,优点是灵敏度与空间分辨率高、响应幅度宽,缺点是测量电路复杂、易受电气干扰。

1.2.3 压电式柔性触觉传感器

利用压电效应(压电材料形变产生电极化,受外力时内部电极化,表面产生等量正负电荷 )实现触觉感知,可将压力、波动、振动等机械信号转电信号,感知物体表面触摸和压力。是自发电、机电转换传感器,无需外部电源,便于携带,材料刚度高、线性度好、响应灵敏,缺点是易受噪声干扰、介电性受温度影响。

1.2.4 光学式柔性触觉传感器

将压力映射为光信号强度、波长等性质变化,通过检测光学信号测压力。优点是分辨率高、无电气干扰,缺点是受温度影响大、光纤微弯曲易致光损失、触觉信息分析计算方法复杂。

1.2.5 电磁式(霍尔效应传感器)触觉传感器

借电磁感应原理,把压力作用转换为线圈自感系数、互感系数变化,再转电压或电流变化量输出。优点是力感知灵敏度高、有切向力表征能力,缺点是抗干扰能力差、集成度低,难对切向力精准定量测量。

1.3 电子皮肤主要构成材料:柔性基底 + 导电活性材料 + 电极

电子皮肤核心构成材料是柔性基底和导电活性材料。柔性压力传感器工作原理是将外部压力变化转电信号,需兼具柔韧性与压力感应功能,且应力下无物理损坏,主要由柔性基底、导电活性材料、导电电极构成(电极常用铜线、铜箔、银线等,技术成熟 ),柔性基底和导电活性材料选择对实现高灵敏度、宽传感范围、良好可拉伸性等性能至关重要。

1.3.1 柔性基底材料

电子皮肤实际应用用柔性 / 弹性材料作基底,传统材料(硅、金属、氧化物等)因脆性大受限,基底常选柔性或弹性材料(如弹性薄膜基体、水凝胶基体、3D 海绵基体)。

弹性薄膜基体:柔韧性优异、制备简单,是常用基底,聚二甲基硅氧烷、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯常作基材制薄膜用于电子皮肤。

水凝胶基体:由交联亲水性聚合物网络和大量水组成,弹性模量与人体皮肤组织相似,生物相容性优,是制备传感器理想材料,常见如聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氯乙烯(PVC)等。但本身无导电能力,需复合导电填料提升导电性。

3D 柔性海绵:是由相互连接的金属颗粒或细丝组成的三维结构,常用的材料包括碳纳米管森林、气凝胶、聚合物泡沫和碳纳米管-碳颗粒杂化物等。其能通过增大材料的表面粗糙度和接触面积,来提升材料的传感性能,在电子皮肤柔性传感方面具备巨大潜力。

1.3.2 导电活性材料

柔性压力传感器的导电活性材料,主要有碳纳米管和石墨烯。柔性电子应变传感器里,活性层是关键组成,而性能优异(机械性能与电子特性佳 )的活性材料,对活性层性能起决定作用。常见活性材料分三类:自身高导电能力材料、高弹性导电复合材料、压电材料。柔性压力传感器常用活性材料为碳纳米管、石墨烯、弹性复合结构活性材料。

碳纳米管由石墨烯卷曲成一维碳基纳米材料,导电、机械性能优异,化学稳定性好。无结构缺陷的碳纳米管,电子迁移率高达 100000cm²/V/s,可作高性能柔性压力传感器活性材料。

石墨烯是单层碳原子构成的蜂窝状晶格结构,光学、机械、导热性能好,载流子迁移率约 200000cm²/V/s,是构建柔性电子应变传感器的理想活性材料,制备方法有化学气相沉积法、外延生长法、化学剥离石墨法。

除碳纳米管和石墨烯,为让柔性压力传感器在大应变下保电性能,可把弹性体(PDMS、海绵、多孔材料 )与导电材料(碳纳米管、石墨烯、金属纳米粒子、金属纳米线、导电石墨等 )复合,得到弹性复合活性材料,其导电性能优异、各向异性高,是常用活性材料。

1.4 人形机器人对电子皮肤的应用:特斯拉、智元、小鹏等案例

Tesla 机器人视频里,电子皮肤有相对标准设计与使用案例。Optimus gen2 五根手指末端装电子皮肤传感器,像素分辨率 12*8,单个像素 0.8mm - 1mm 矩形。抓取鸡蛋时,手指部分传感器图像随压力增大明暗变化,电子皮肤起到确定抓取位置、力反馈控制作用。

小鹏 PX5 机器人灵巧手,集成末端触觉感知传感器。灵巧手有 11 个自由度,单重 430g,双指夹持力 1kg,用刚柔混合驱动。能实现类人类柔顺抓取、搬运(握手、倒水、抽纸、举物等 ),集成力传感器、触觉传感器、编码器,实现高精度力控与触觉反馈。

2024 年 8 月 18 日智元机器人新品发布会,发布 “远征”“灵犀” 系列商用人形机器人。灵巧手自由度从 12 升级到 19,主动控制自由度突破,负载达 5KG,实现更灵活抓取。引入 MEMS 触觉(借微机电系统实现触觉感知反馈 )与视触觉多传感融合技术,提升物体交互能力。

1.5 电子皮肤应用前景广阔,有望拓展至机器人多部位

人形机器人中,柔性传感器应用按重要性、功能,体现在这些部位:

灵巧手(指尖、指腹、手掌 ):柔性传感器精准感知抓取力度、触感、物体形状,让机器人精细操作,避免损坏物品,提升灵巧性、适应性,处理易碎品、精细任务时关键。

手臂(前臂 - 整个手臂 ):监测运动状态、力量分布、负载,辅助精准灵活动作,避免关节过度受力,提升稳定性、安全性,执行抓取、搬运、协调动作时作用大。

脚部:感知地面情况、压力变化,助机器人复杂地形行走时保持平衡、调整步态,提升稳定性、自适应能力。

身体躯干:覆盖躯干,感知姿势、负载分布,保障运动轨迹稳定。

脸部:增强面部对接近、接触的感知,提升人机情感互动效果。

1.6 电子皮肤市场空间测算

1.6.1 人形机器人电子皮肤市场空间

预计 2030 年全球人形机器人电子皮肤(仅手部 )市场空间达 44 亿元,(除手部外部位 )达 48 亿元,总计 92 亿元。

手部应用测算:Tesla 等机器人厂商规划产量,结合 2025 年单台手部电子皮肤价值量(5000 元,后随成本优化下降 ),假设 2030 年特斯拉产量 100 万台,其他厂商(智元、Figure 等 )合计 50 万台,测算得手部应用市场空间 44 亿元。

除手部外部位测算:基于成人皮肤面积、手掌面积占比(1% ),参考手掌电子皮肤报价(159 元 ),假设其他部位单价为手掌 80%,2025 - 2030 年除手部外,机器人身体用电子皮肤面积占全身体表面积比例从 0 提至 25% ,结合厂商产量(特斯拉 100 万台、其他 50 万台 ),测算得除手部外部位市场空间 48 亿元。

1.6.2 柔性传感器市场空间:机器人 + 汽车 + 医疗 + 消费电子

全球柔性压力传感器市场广阔,2033 年规模达 68 亿美元。广泛应用于汽车(监测轮胎压力,实时数据收集,提升车辆安全性、效率 )、医疗保健(用于可穿戴设备,监测生理参数如血压、呼吸率,提供健康监测 )、消费电子(可穿戴 3C 设备 )、机器人等领域。据 Verified Market Reports 测算,2025 - 2033 年年均复合增速 12.1%。

二、相关标的:市场格局较优,国内厂商加速导入

柔性触觉传感器市场方兴未艾,国内厂商加速布局。美国厂商深耕该领域多年,Interlink Electronics 和 Tekscan 分别于 1985 年、1987 年成立,下游应用覆盖消费电子、汽车、医疗设备等,正逐步向机器人拓展,Gelsight 聚焦视触觉融合的新型路线。国内人形机器人柔性触觉传感器市场刚起步,近年帕西尼、他山科技、墨现科技、赛感科技等未上市公司,以及汉威科技、福莱新材等上市公司,通过自研、产业合作等方式纷纷布局。

2.1 汉威科技:老牌传感器厂商,柔性传感器积淀深厚

汉威科技深耕传感器行业二十余年,控股子公司能斯达专注柔性传感器研发,积极进军机器人电子皮肤领域。其业务涵盖传感器、智能仪表、物联网等,致力于成为以传感器为核心的物联网解决方案引领者。能斯达 2013 年 8 月成立,深耕柔性传感器赛道十余年,产品已在高端消费电子、泛医疗、汽车等领域稳定出货,正积极布局机器人电子皮肤业务。

能斯达具备柔性传感器成熟产能,与近二十家机器人整机厂合作。截至 2024 年底,有四条成熟产线,计划 2025 年上半年完成新产线搭建与试运行。客户合作形式多样,包括送样、个性化方案定制、小批量供货等。

2025 年一季度,汉威科技营收 6.03 亿元,同比增 1.54%;归母净利润 0.17 亿元,同比增 16.91%。MEMS 传感器封测产线、气体传感器等产线陆续建成,有望支撑后续业绩。2024 年传感器营收占比 15.30%,伴随解决方案、仪器等业务布局,及能斯达产线扩建,传感器营收占比有望进一步提升。

能斯达在机器人关键部位集成柔性传感器,助力感知交互。在机器人手指 - 手掌 - 手臂、足底 - 膝盖 - 头部等关键部位集成柔性微纳触觉传感器,实现人机高效自然交互与协作。2024 年推出两款电子皮肤触觉模块 PPT100/PPT200,可模拟人类触觉感知能力,实现法向力、剪切力、温度等多模态场景应用。

2.2 福莱新材:深耕涂布工艺,进军机器人电子皮肤领域

福莱新材深耕功能性涂布复合材料研发、生产、销售,借涂布及复合工艺,2014 年成立全资子公司欧仁新材,布局电子级功能材料。2024 年底,产品涵盖广告喷墨打印材料、标签标识印刷材料、电子级功能材料等工业消费品及高端智能装备,积极开拓柔性触觉传感器业务,致力于成为多模态感知系统集成供应商,覆盖机器人触觉与电子皮肤、工业检测等场景。

2024 年福莱新材营收 25.41 亿元,同比增 19.23%;归母净利润 1.39 亿元,同比增 98.42%;毛利率 13.38%(同比降 0.06pct ),净利率 4.80%(同比升 1.58pct )。2024 年广告喷墨打印材料营收占比 52.46%,标签标识印刷材料、电子级功能材料毛利率 18.80%、15.83%(同比升 2.95pct、10.5pct)。

未来福莱新材在柔性传感器领域,聚焦机器人(开发高灵敏、宽响应、抗干扰电子皮肤与传感系统 )、智能制造(定制化柔性传感系统,助力产业升级 )、医疗健康(提升传感器性能,推动智能医疗应用 )、新能源(开发柔性传感系统,监测能源设备 )四大方向。

截至 2025 年 2 月,柔性传感器中试线主体安装完毕,正调试功能与工艺参数,同时与多家灵巧手、本体机器人公司接触,推进定制研发、送样与技术交流。

2.3 祥源新材:聚焦 IXPE 材料,探索机器人电子皮肤应用

祥源新材聚焦聚烯烃发泡材料,产品以烯烃聚合物(PE、PP 等 )为原料,经复杂发泡工艺,形成含大量独立细微泡孔的高分子材料。主要产品分电子辐照交联聚乙烯发泡材料(IXPE )、电子辐照交联聚丙烯发泡材料(IXPP ),具备高回弹性、高耐候性、高绝缘等特性,应用于建筑装饰、消费电子、汽车内饰等领域 。

批量生产0.06mm 超薄型IXPE 材料实现进口替代,有望应用于人形机器人灵巧手及电子皮肤等柔性传感领域。据央视报道,IXPE 作为一种十分轻盈的泡沫塑料,能给产品起到保温、减震的作用。由于材料越薄,气泡就越小,其各项性能也就越好。公司通过自主研发,成功制备IXPE 超薄片材,实现了从0.2mm到0.06mm 的突破,并实现规模化生产,打破境外垄断,成为国际上少数能够大规模生产0.06mm IXPE 材料的企业之一。

在柔性传感器上,公司生产的发泡材料可作为传感器的压电功能层,实现压力和震动的感知,也可用于人形机器人灵巧手及电子皮肤等柔性传感领域。此类材料具有感知灵敏度高、超薄、超轻、低声阻抗、低成本等特点。

2024 年收入稳步增长,受折旧及财务费用影响利润短期承压。2024 年前公司实现收入4.76 亿元,同比增长24.02%,实现归母净利润0.26 亿元,同比下降37.65%,净利润的下滑主要是厂房转固导致折旧成本增加以及可转债利息费用增加所致。

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来源:星座天天说夜夜看

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