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柔性触觉升温,传感领域又一高增长赛道—电子皮肤

柔性触觉赛道升温
2024-07-31 17:05 芯传感

导读:电子皮肤将在未来的人形机器人开发中扮演更加重要的角色

很多智能硬件得以被冠上智能的头衔,除了“智能”软件支撑,少不了“智能”传感器提供的强大感知能力,是实现智能互联的底层技术。比如对智能硬件集合体机器人来说,感知能力就尤为重要,感知层的基础能力,决定了机器人能否做出智能的决策并执行。

 

机器人行业也带动了诸多相关传感器的发展,从编码器、红外、触觉传感,到视觉传感、激光雷达、IMU传感等等。其中触觉传感,近两年受到了比较高的关注。

 

相比于视觉、雷达等传感器,触觉传感器在相当长一段时间里进化得都比较缓慢,一是因为触觉感知机理研究进展缓慢,二是新型敏感材料研究周期太长。不过随着近几年人形机器人概念的升温,触觉传感器的发展开始明显提速。

 

早期的触觉传感器主要以结构简单的压阻式和电感式为主,后来电容式、压电式、磁性等多种原理的触觉传感器出现,触觉传感器也从单点到多点,从单一到阵列不断发展。电感式触控器件是很常用的一种触觉传感方案,在可穿戴设备上和工业HMI上已经代替了很多机械按钮应用,还能多维度感知,如进行压力检测实现多级按钮功能,很多人机交互应用都有类似案例。

 

触觉传感和触觉驱动是密不可分的,兼顾传感和驱动二元性也是触觉传感器区别于其他类型传感器的最大不同。触觉传感往往既是感知单元,也是交互单元,所以实际应用中的触觉传感实现起来难度更大,尤其是柔性、高灵敏度的触觉感知。但这也是业内一直在努力的方向,尤其是人形机器人的快速发展,更多拟人动作任务的出现,需要更柔性、更高灵敏度、更可靠耐用的触觉感知手段。

 

这类具有仿生性的柔性触觉传感器被称为“电子皮肤”,电子皮肤让智能终端产生“触觉”,近几年开始受到关注,其在智慧医疗、人机交互、AR/VR和人工智能等领域,都有着巨大的应用潜力。

 

其传感的机制和此前没有差别,也是基于电阻式、电容式、压电式、热敏式传感原理,电阻式可以用来做简单的力感测电子皮肤,电容式灵敏度高在消费电子领域大有用处,压电式能实现精密感测,在高端应用中更适用。材料与传感技术的共同促进下,集成各种感知功能的电子皮肤也纷纷出现。

 

此前柔性触觉传感器在消费、医疗和汽车应用上占比较多,尤其是C端的消费市场,已经有很多单一/阵列柔性触觉传感器的应用。在机器人中此前主要用于手部,占比不大。随着人形机器人加速落地,柔性触觉传感器将在人形机器人市场迅速拓张,在机器人中的用量将逐渐增加。

 

根据头豹研究院的调研数据,机器人电子皮肤2024年市场规模较小,为4.6亿元。随着人形机器人量产的实现,电子皮肤将在未来的人形机器人开发中扮演更加重要的角色,预计2030年人形机器人电子皮肤市场规模将达90.5亿元,年复合增长率为64.3%。

 

这一赛道技术难度高,此前被国外厂商垄断,目前国内也有一些企业在长期耕耘的积累下开始崭露头角,如汉威科技、弘信电子、柯力传感、申昊科技、力感科技、帕西尼、他山科技等等。触觉传感赛道还在持续升温,如何通过材料创新和生产工艺优化来降低现阶段高昂的成本,将是未来厂商们竞争角逐的核心点。