近日，国外Clone公司展示了Torso 2机器人的最新动态，该机器人身上附着了白色透明的皮肤，包裹着910根肌肉纤维，182个用于反馈控制的传感器，使其具有164个自由度，向着人类进一步靠近。
人形机器人正走向包括工厂、家庭等更多场景落地，这对柔性化、安全性的人机交互提出更高要求。如果没有安全皮肤，人形机器人外观仍然与人差距甚远，而且依然存在较大的安全隐患与人机交互障碍。从泛用性与仿生性角度，加入皮肤或是人形机器人触觉的终极方案。
人形机器人需要什么样的皮肤？理想状态下，像人类皮肤一样的具有柔韧性的“电子皮肤”（E-skin）具有柔性化、灵敏性、伸展性、柔韧性、可穿戴性和透气性等特征，而且最好拥有类似于人类皮肤的触觉、力觉、温度感知等能力，未来朝着自愈性、生物兼容性方向迈进。
▍柔性传感器与新材料的崛起
这一趋势下，被业界称为“电子皮肤”的柔性传感器开始得到越来越多的重视。电子皮肤在整个人形机器人价值量中的占比约为4%，预计未来随着技术进步和规模化效应，占比将逐渐下降到2%。有机构测算，2024年电子皮肤在全球人形机器人市场的规模预计为4.6亿元，随着量产的实现和市场需求的增加，到2030年市场规模将达到90.5亿元，年复合增长率超过60%。中国在电子皮肤或触觉传感器领域的授权专利总数超过3万项，但专注于机器人应用的相关专利只有约1,000项。
柔性传感器实现的电子皮肤通过集成的微型传感器阵列，能够精准地感知和响应微小的压力、温度和触觉变化。这些传感器利用电阻、电容或其他电学特性的变化来检测外部刺激，从而实现高灵敏度的感应。
同时，为了模仿自然皮肤的伸展性，柔性传感器搭建的电子皮肤外表还使用了特殊的柔性材料，如硅橡胶、聚合物或纳米复合材料，这些材料能够在拉伸、弯曲或扭曲时保持其电子特性和功能，具有柔软、生物贴合性强、轻薄便捷等特点，同时，通过微孔设计和轻薄材料的使用，电子皮肤可以有效地允许空气和水分通过，减少对皮肤的刺激，产品还柔软可弯曲、重量轻，具备强大的可扩展性，材质最接近人类皮肤。
目前，柔性传感器正处于从实验研发过渡到产业落地阶段，部分头部企业已经处于研发和小批量应用阶段，并已在医疗设备、可穿戴设备等领域落地，部分使用特殊的化学成分或微胶囊技术已经能实现初步自愈性。柔性传感器电子皮肤具有研发和产业化价值，其下游场景广泛，包括人形机器人、智能穿戴、医疗检测、智能床垫、感压笔、耳机、按摩椅、足底检测等其实都能使用。未来随着人形机器人市场兴起，人形机器人电子皮肤等应用领域将处于快速发展阶段，未来有望形成更大市场。
柔性触觉传感器目前电容式、压阻式柔性传感器应用较多。从结构来说，这些人形机器人皮肤主要由基底材料、电极材料、功能层材料构成。基底材料是柔性触觉传感器的基础，是决定传感器弹性形变性能的关键因素。电极材料主要用于传输电信号。功能层材料则是传感器的核心部分，能够将外部的力、温度、湿度等物理量转化为电信号。
（1）基底材料：决定传感器弹性性能的关键因素。基底材料起着支撑和保护传感器的作用，要求它具有良好的柔韧性、耐腐蚀性、绝缘性以及温度稳定性等。常用的柔性基底材料有PET、PI、PDMS、Ecoflex、NR、TPU等，占电子皮肤总体造价的20%～30%。
（2）电极材料：负责电信号传输，占比约10%，传统的电极一般为金属材料，其本身不具有柔性，多采用减薄金属膜层厚度或设计特殊结构等方法赋予其柔性，这将极大地提高成本且制备工艺复杂。目前，液态金属和导电水凝胶的发展为其提供了新思路。
（3）功能层材料：柔性触觉传感器的核心部分，占总成本约30%。包括芯片等产品，将外部的力、温度、湿度等物理量转化为电信号。具有优异力电特性的功能层材料是决定柔性触觉传感器性能的关键，多采用金属基材料、碳基材料及导电橡胶等。
（4）能源层：能源供应系统保证了设备的持久运行，其通过包括柔性电池、能量收集系统(如太阳能)等嵌入式电池，实现电池或能量收集系统，占比约5%。
（5）保护层：保护层的设计确保了设备在各种环境下的稳定性和耐用性，如保持架、屏蔽网罩等，占15%～20%的成本。可以基于防水、防尘材料保护电子组件免受物理损伤、化学腐蚀和水分侵入，同时保持传感器对外部环境的敏感性。
柔性触觉传感器需要具备高灵敏度、快速响应、高稳定性等性能特点，企业不断探索新材料和新结构，而且目前大多数柔性触觉传感器仍然依赖于传统的微加工技术，尚未实现大规模生产，生产成本还有下降空间。目前柔性触觉传感器由海外企业主导，主要参与者分布在北美和欧洲，2022年全球前五大厂商占有大约57.1%的市场份额。国内企业发展较晚，但也涌现出一批提前布局触觉传感器的优质企业。未来随着技术进步和成本降低，人形机器人等下游应用场景有望进一步扩大，如果需求量和供给量不断上升，国产化率将逐步提高。
▍核心企业哪家强？
本文盘点了7家人形机器人电子皮肤领域的核心企业。
（1）汉威科技（柔性微纳传感器）
汉威科技集团股份有限公司于1998年9月在河南成立，并于2009年10月在深交所创业板首批上市，是国内知名的气体传感器及仪表制造商、物联网解决方案提供商。汉威科技作为气体传感器头部公司，近年来尝试以传感器为核心，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，业务应用覆盖传感器、智能仪表、物联网综合解决方案等行业领域。其子公司苏州能斯达成立于2013年，在柔性微纳传感技术上国内领先，目前已形成了自主知识产权的多品种、多量程的柔性微纳力学量传感器（压力、压电、应变）及阵列的核心设计能力，解决了柔性微纳传感器灵敏度低、稳定性差和规模化制造难等关键技术难题。
据悉，近两年苏州能斯达积极拓展柔性微纳传感器的应用领域，已成功开发具有自主知识产权的多品种、多量程的柔性微纳传感器，能斯达目前已形成四大核心技术、七大产品系列，涵盖压力、压电、应变和织物等多个类型，并具备核心设计、敏感材料合成以及导电墨水制备等关键能力，柔性微纳传感技术水平及产业化程度国内领先。将柔性传感技术与人形机器人紧密结合后，能斯达还已经具备人形机器人柔性电子皮肤、柔性可穿戴传感器、智能感知人机交互技术。目前，柔性微纳传感器目前已在智能机器人领域有明确的应用，并与小米科技、九号科技、深圳科易机器人等积极开展业务合作。
（2）奥迪威（柔性触觉传感器）
奥迪威成立于1999年，深耕传感器和执行器领域24载，是少数具备从核心材料到解决方案的全流程自主研发能力的传感器件及解决方案提供商，行业标准《超声波测距传感器总规范》的主要起草单位，产品下游覆盖智能汽车、智能仪表、智能家居、安防、消费电子等五大领域，已建立一个省级企业技术中心、两个省级工程技术研究中心，截至2024年4月26日，共拥有授权专利257项，其中发明专利44项，同时奥迪威2024年在扫地机器人、服务机器人、水下机器人等应用场景已实现量产交付。
目前，公司已在布局‘强人工智能’应用技术，如触控反馈技术、生命探测技术、材质识别技术、温度与压力测控技术等，利用新一代技术为客户提供产品及应用方案，可为下游客户提供专用传感器，突破视、听、力、嗅等高精度传感关键技术，提升机器对环境综合感知判断能力。目前公司研发的柔性传感器做到小型化、轻薄化，可适应阵列排布，同时兼备多种功能于一体，如压力、温度和湿度的多维数据，结合触觉反馈执行器，更可为机器人赋予电子皮肤的感知和执行功能。在人形机器人应用中，奥迪威的隐藏式超声波避障传感器、触觉传感器、超声波材质识别传感器、触觉反馈执行器等均可实现感知与执行功能，让智能机器人变得越来越智能。
（3）弘信电子（柔性电路板）
弘信电子是中国领先的柔性印刷电路板（FPC）制造商，专业从事FPC研发、设计、制造和销售。印制电路板（PCB）是承载电子元器件并连接电路的桥梁，人形机器人电子皮肤的中间层。FPC由柔性基材制成，基材由金属导体箔、胶黏剂和绝缘基膜三种材料组合而成，其优点是轻薄、可弯曲、可立体组装，适合具有小型化、轻量化和移动要求的各类电子产品，在机器人关节连接、传感器布局以及电池连接等关键部位得到应用。
自成立以来，弘信电子长期专注FPC产业，是FPC业界最具成长性的企业之一，2017年A股上市，成为国内柔性电子第一股，2024年4月三个亿收购安联通，补全英伟达算力芯片，经过20多年的成长已成为国内技术领先、实力雄厚、产量产值居前、综合实力一流水平的知名FPC制造企业。弘信电子一直重视对新材料、新技术、新设备的研发，且在设备自主研发、MES等信息系统建设、产品前沿应用领域研发方面形成了独特的竞争优势。在柔性电子相关领域中积累了大量专利技术，此前已成功为小米铁蛋机器人产品提供过全套FPC解决方案，并获得了小米的高度赞赏。随着未来人形机器人的市场化应用程度逐步提高，公司将进一步深度参与机器人相关客户的研发与量产工作。
（4）安培龙：（陶瓷电容式传感器、MEMS传感器）
安培龙是一家专业从事热敏电阻及温度传感器、氧传感器、压力传感器研发、生产和销售的国家级高新技术企业，其前身安培龙敏感成立于1999年，是国内较早从事PTC热敏电阻元件研发、生产的厂商之一；2004年至2011年，安培龙将业务拓展至NTC热敏电阻及其后端的温度传感器领域，成为国内为数不多自主掌握从陶瓷材料到NTC热敏电阻元件再到温度传感器组件的全产业链企业，后公司结合热敏电阻及温度传感器产业化过程中对陶瓷材料的深入研究，打破了国外公司对陶瓷电容式压力传感器的技术壁垒。
同时，公司开拓MEMS传感器领域（MEM包括微处理器和若干获取外界信息的微型传感器，能够实现对力、声、光、热、电、磁等信号的感知和处理），MEMS硅压阻式压力传感器已实现量产，近年公司在MEMS技术平台的研发领域持续加大投入，成功自主设计了MEMS压力传感器芯片，通过逐步实现MEMS低压压力传感器、硅微熔高压压力传感器的产业化，并与陶瓷电容式中压压力传感器展开协同合作，覆盖低、中、高压全量程。基于MEMS微熔技术，采用玻璃釉将MEMS感压芯片粘结在不锈钢感压膜片上，实现高灵敏度输出，主要性能指标与国外企业同类产品接近。
12月12日，安培龙在投资者互动平台上介绍称，公司与广东天机智能系统有限公司在机器人用力传感器领域进行了业务合作，重磅推出了机器人用基于MEMS硅基应变片+玻璃微熔工艺的高性能力矩传感器，以满足工业机器人、协作机器人等机器人对力测量的精确需求，并计划在人形机器人上开展实际应用。
（5）敏芯股份：（MEMS 压力传感器）
敏芯股份公司 2007 年成立，是一家以MEMS传感器研发与销售为主的半导体芯片设计公司，目前主要产品线包括MEMS麦克风、MEMS压力传感器和MEMS惯性传感器。2018年公司MEMS声学传感器出货量全球排名第四，2021年MEMS声学传感器中MEMS芯片的出货量全球排名第三。
敏芯股份掌握多品类MEMS芯片设计制造，实现全生产环节国产化，公司与苏州纳米所、华润上华、中芯国际成都/绍兴等共同完成了4、6、8吋工艺线的布局和迭代，并自主构建专业的MEMS封装测试线，在现有MEMS传感器芯片的设计、晶圆制造、封装和测试等各环节都拥有自主研发能力和核心技术，并实现了MEMS传感器全生产环节的国产化。公司MEMS传感器广泛应用于消费电子产品，同时也逐渐在汽车和医疗等领域扩大应用，目前已使用公司产品的品牌包括华为、传音、小米、三星、OPPO、联想、索尼、九安医疗、乐心医疗等，未来公司的相关产品可以用于人形机器人电子皮肤的打造。
（6）柯力传感：（柔性应变式传感器等）
柯力传感是国内力学传感器的龙头企业，连续14年国内称重传感器市占率第一，已开发了三维力、六维力等多维力矩传感器产品，公司主营业务为研制、生产和销售应变式传感器、仪表等元器件，成立以来锚定传感器平台、传感器、物联网设备三大板块，加快投资布局步伐，2023年柯力传感先后投资了柯力三电、意普兴、柯力智能传感等11家企业，重点跟进和储备了一批光电传感器、温湿度传感器、高端力学传感器，加快从单一物理量传感器企业向多物理量传感器融合的平台型企业的转型发展。
柯力传感面对人形机器人所带来的产业发展机遇，公司“以市场为师”，在公司目前已有的力学传感器品类基础上，加快自主研发多维扭矩、多维力传感器，目前已经进行了多款扭矩传感器、多维力传感器等产品的送样和试制。与此同时，公司围绕“人形机器人”所涉及的触觉、视觉传感器积极寻求对外投资机会，已经储备了若干个技术壁垒高、市场前景广的机器人传感器种子项目。
（7）福莱新材（电容式柔性温度传感器）
浙江福莱新材料股份有限公司的主营业务为功能性涂布复合材料的研发、生产和销售。公司产品主要分为广告喷墨打印材料、标签标识印刷材料、电子级功能材料、新型功能型薄膜材料、胶粘材料等工业消费品及高端智能装备。福莱新材在新材料领域的研究与开发上投入了大量的资源。其功能性涂层复合材料不仅在技术上具有创新性，而且在性能上具有显著优势。这种材料能够满足消费电子产品对轻量化、高性能和环保等方面的要求，因此在市场上受到广泛欢迎。
福莱新材旗下子公司浙江欧仁新材料有限公司还掌握高灵敏宽线性柔性应变传感，宽环境湿度适应的离电式柔性压力传感器，用于体温监测的电容式柔性温度传感器等领域专利，福莱新材在电子级功能材料的应用领域对材料性能要求极高，尤其是在无线充电模组和石墨散热模块等关键部件上，公司能够满足这些高端应用的需求。同时福莱新材提供的特殊材料可用于制造人形机器人电子皮肤，为机器人灵巧手的触觉感知提供材料支持，增强机器人的感知功能。这种材料具有逼真的外观和触感，可以模拟人类皮肤的特性。