感知傳感器是人形機(jī)器人邁向智能化的基礎(chǔ)，而觸覺傳感器則是感知傳感器中重要的信息源。
人形機(jī)器人的“感知覺醒”正重塑全球智能制造格局。作為機(jī)器人與物理世界交互的核心界面，觸覺傳感技術(shù)不僅決定了機(jī)器人操作精密器械、手部抓取等精細(xì)化動(dòng)作的完成度，更直接影響其環(huán)境適應(yīng)性與自主決策能力。
特斯拉曾在社交網(wǎng)站公布了一段有趣的視頻，其二代機(jī)器人靈巧手指尖配有觸覺傳感器，機(jī)器人先用左手的大拇指和食指抓取雞蛋，然后傳遞給右手，右手的食指和拇指接到雞蛋后將雞蛋放到托盤上。一段看似簡單的動(dòng)作，隱藏“絕活”多多：
精準(zhǔn)控制力度：依靠觸覺傳感器反饋，力控恰到好處，雙指捏起但不捏碎雞蛋；
軟硬件協(xié)同升級(jí)：機(jī)器人“大腦”能自主決定何時(shí)加力、何時(shí)減力，并指導(dǎo)靈巧手進(jìn)行操作，執(zhí)行裝置可以精準(zhǔn)完成大腦下達(dá)的命令并連貫完成動(dòng)作。
特斯拉搭載觸覺傳感器的二代機(jī)器人手握雞蛋
觸覺傳感：人形機(jī)器人“感知革命”與儀器行業(yè)技術(shù)共振
觸覺傳感器本質(zhì)上是將接觸面形狀、壓力、摩擦力、溫度等信息進(jìn)行感知識(shí)別和轉(zhuǎn)換的傳感器，其組成部分包括電極、敏感材料和導(dǎo)電材料等。按照敏感元件原理，觸覺傳感器可分為壓電式、壓阻式、電容式、摩擦電式、電感式、光纖式等。
儀器儀表廠商在高精度測量、多物理量感知、信號(hào)處理算法等領(lǐng)域積累了深厚的優(yōu)勢，同時(shí)，國內(nèi)在PCB制造、MEMS封裝等產(chǎn)業(yè)配套上具有較高的成熟度，使得科學(xué)儀器、儀表等廠商切入人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求順理成章。
根據(jù) QYResearch 數(shù)據(jù)，2024 年全球觸覺傳感器市場規(guī)模達(dá) 22 億美元，預(yù)計(jì)2030年將突破34億美元，年復(fù)合增長率 7.6%。這一賽道的爆發(fā)，本質(zhì)上是儀器儀表行業(yè)技術(shù)迭代與人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需求的深度耦合，國產(chǎn)儀器儀表廠商利用現(xiàn)有技術(shù)積累參與到機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的龐大產(chǎn)業(yè)鏈，具有豐富的想象力空間。
指尖觸覺傳感器陣列
國內(nèi)儀器廠商突圍：從“跟跑”到“領(lǐng)跑”
當(dāng)下，觸覺傳感器有兩種主要的技術(shù)路線：MEMS、柔性觸覺傳感器。基于這兩種路線，國內(nèi)儀器儀表企業(yè)正通過“材料創(chuàng)新-工藝升級(jí)-場景深耕”快速迭代能力，以及多元化的技術(shù)路徑，實(shí)現(xiàn)后來居上。
MEMS技術(shù)結(jié)合了微電子技術(shù)和微機(jī)械加工技術(shù)，具有體積小、功耗低、集成度高、成本低和效能高等特點(diǎn)。基于MEMS技術(shù)的優(yōu)勢，壓電式、壓阻式、電容式、光電式、電感式等五類不同的觸覺傳感器都或多或少應(yīng)用了這個(gè)技術(shù)路線。這也是國內(nèi)儀器儀表廠商重點(diǎn)發(fā)力的領(lǐng)域。
從材料工藝創(chuàng)新到技術(shù)突破，再到應(yīng)用場景延申，國產(chǎn)廠商已取得顯著進(jìn)展。
帕西尼感知科技研發(fā)的多維度多陣列高精觸覺傳感器是其中的代表， 其TORA-ONE仿生靈巧手雙手搭載近2000個(gè)自研高精度ITPU多維觸覺傳感器，可在超高分辨力下進(jìn)行15種多維觸覺感知。
北京康斯特儀表科技的MEMS微針陣列觸覺芯片（針尖直徑5μm），突破傳統(tǒng)硅基工藝限制，可實(shí)現(xiàn)0.01N級(jí)微力檢測，據(jù)悉已獲得國際大廠機(jī)器人訂單。
從現(xiàn)有的MEMS技術(shù)路線產(chǎn)品來看，國內(nèi)廠商在壓阻式、電容式、壓電式、磁電霍爾效應(yīng)、光學(xué)式等多種技術(shù)路線上均有布局，且已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
一款陣列式觸覺傳感單元
柔性觸覺傳感器則具備類似于人類皮膚的柔韌性，可以適應(yīng)任意載體形狀，更利于測量物體表面受力信息、感知目標(biāo)物體性質(zhì)特征，目前正處于研發(fā)和小批量應(yīng)用階段。
目前，柔性觸覺傳感器高端產(chǎn)能被國外大廠占據(jù)，市場格局較為集中。根據(jù)QYReaearch數(shù)據(jù)，全球柔性觸覺傳感器市場主要被海外企業(yè)占據(jù)，全球排名TOP5的廠商主要包括Novasentis、Tekscan、Japan Display Inc. (JDI)、Baumer、Fraba，合計(jì)占有大約57.1%的市場份額。國內(nèi)企業(yè)主要包括漢威科技、鈦深科技等。
漢威科技基于柔性壓電材料（PVDF）開發(fā)的觸覺傳感薄膜，厚度僅0.1mm，可貼合復(fù)雜曲面，靈敏度達(dá)0.01N級(jí)，目前已應(yīng)用于優(yōu)必選Walker S靈巧手指尖，可實(shí)現(xiàn)壓力分布實(shí)時(shí)反饋。
漢威旗下蘇州能斯達(dá)采用納米敏感材料體系，推出了柔性壓阻式觸覺傳感器，支持大面積陣列設(shè)計(jì)（100×100單元），空間分辨率達(dá)0.5mm，在工業(yè)機(jī)器人夾爪中可實(shí)現(xiàn)±0.2N力控精度。
從總體態(tài)勢上來看，國內(nèi)儀器廠商在柔性觸覺傳感器領(lǐng)域已基本形成“雁型”陣列。
一款柔性觸覺傳感器
人形機(jī)器人應(yīng)用延伸：儀器廠商新的增長藍(lán)海
采用觸覺傳感器的機(jī)器人應(yīng)用場景隨著技術(shù)的不斷成熟，已經(jīng)越來越廣泛。從工業(yè)制造到家庭服務(wù)，再到醫(yī)療康養(yǎng)、物流倉儲(chǔ)、消費(fèi)電子，不斷延申，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也越來越大。
工業(yè)制造領(lǐng)域
安培龍?zhí)沾苫|覺傳感器（量程0.1-200N）集成于節(jié)卡機(jī)器人靈巧手，支持多維力反饋，實(shí)現(xiàn)±0.05N級(jí)精密焊接，良品率提升至99.3%；
物流倉儲(chǔ)領(lǐng)域
華培動(dòng)力薄膜壓阻式傳感器（量程0-50N）部署于海康機(jī)器人AGV抓手，通過觸滑覺雙模感知降低易碎品破損率至0.2%；
醫(yī)療康養(yǎng)領(lǐng)域
中科院蘇州醫(yī)工所聯(lián)合漢威科技開發(fā)的仿生電子皮膚，集成壓力、溫度、濕度三模態(tài)感知，在301醫(yī)院完成200例腹腔鏡手術(shù)測試，操作精度達(dá)0.1mm；
消費(fèi)電子領(lǐng)域
帕西尼DexH5靈巧手集成180個(gè)自研觸覺單元，支持捏合雞蛋（0.5N）、握筆（0.2N）等精細(xì)動(dòng)作，且已進(jìn)入特斯拉Optimus供應(yīng)鏈。
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，觸覺傳感器在性能、成本、應(yīng)用等方面也都將不斷取得突破，目前已工業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹鞯膽?yīng)用場景擴(kuò)展到日常消費(fèi)場景，想象力空間更加廣闊。
人形機(jī)器人應(yīng)用場景越來越廣泛
綜上，國內(nèi)儀器儀表廠商在觸覺傳感器領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)從材料、工藝到場景落地的閉環(huán)突破，尤其在MEMS等方向達(dá)到國際先進(jìn)水平。漢威等大型企業(yè)通過差異化技術(shù)路線搶占工業(yè)與醫(yī)療市場，國內(nèi)儀器通過獨(dú)特技術(shù)創(chuàng)新深耕細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)后來居上。
在加速國產(chǎn)替代的進(jìn)程中，如果能重點(diǎn)突破核心材料實(shí)現(xiàn)自主可控、量產(chǎn)良率提升及多模態(tài)融合算法優(yōu)化，以應(yīng)對(duì)人形機(jī)器人規(guī)模化應(yīng)用需求，儀器儀表廠商的產(chǎn)品應(yīng)用也會(huì)迎來新的增長藍(lán)海。
【小提示】
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