电子皮肤组成、产业进展及核心壁垒在哪？

实现机器人精细操作的关键技术，视觉+触觉为目前技术前沿。

电子皮肤是是新型的仿生柔性触觉传感系统，通过柔性传感器进行信号感知转换。从表面 的接触方向来看，电子皮肤能够感知压力、剪切力、接触力等多多个类型的力，能够助力 机器人在手部实现更加精细的操作。

电子皮肤主要分为基底层、导电层、传感层。

基底层：基底层是电子皮肤的最内层，通常由柔性材料制成，以模拟人体皮肤的弹性 和柔韧性。又称为支撑层，起到支撑作用。 导电层：导电层在电子皮肤中起到传导电信号的作用，通常包含导电材料，如导电石 墨或特定的导电聚合物，用于检测并传输由外界刺激引起的电信号变化。导电层的设 计和材料选择对于电子皮肤的灵敏度和响应速度至关重要。 传感层：传感层位于电子皮肤的中间层，包含了大部分的传感元件，负责精确识别压 力和摩擦力并转化为电信号。传感层可以实现对外界刺激的精细感知，是电子皮肤的 核心材料。

电子皮肤主要内部的柔性传感器是触觉传感器的一个子集。从检测方法来看，柔性触觉传 感器传统方案主要包括压阻式、电容式、压电式、摩擦式四种类型，其中压阻式触觉传感 器具有成本低、稳定性好等多个优点，是目前的主流方案。

国内头部厂商帕西尼提出了视觉+触觉方案，在触觉的多项技术指标实现领先，有望成为 未来的主流方案。

在去年的 2024WRC 大会上，帕西尼正式发布了、第二代多维触觉灵巧手 DexH13，及基于 ITPU 技术的多维度触觉传感器 PX-6AXGEN2。在帕西尼感知科技的 DexH13 双手上，搭载了 近 2000 颗自研生产的高精度触觉传感器 PX-6AXGEN2；此外，该双手还集成了 DexH13 双 手集成了有 800 万高清 AI 手眼相机，基于先进的零样本位姿估计视觉算法，能够识别和 抓取物体六维位姿，适应多种复杂环境和任务。

帕西尼的 IPTUGEN2 触觉传感器在多项技术指标领先、且成本低。根据帕西尼官网， ITPUGEN2 多维触觉传感器在灵敏度、抗干扰等多项指标表现优异，且通过全集成方案，产 品成本相对较低。

23 年 11 月特斯拉 Optimus 二代：23 年 12 月底特斯拉 Optimus 二代正式发布，手部关节 全新升级，活动更加自然，手指部分搭载触觉传感器，似乎能更精准地抓握细小易碎物品， 如抓鸡蛋等动作；且单只手具有 11 个自由度，助力实现精细操作。并且 Optimus 宣布明 年能够用这双手完成穿针引线，预计对于手部触觉提出更高的要求，触觉对于手部精细化 的要求持续提升。

国内触觉领域头部厂商帕西尼的新一代灵巧手 DexH13 能够实现抓、握、旋转、拿捏等多 个复杂动作，实现柔顺交互。此外，从传感器的数量和灵敏度来看，帕西尼新一代灵巧手 具有 978 个触觉传感器，对于手指重复定位精度达到±0.05mm；助力实现更高精度的操 作。

壁垒 1：敏感材料的制造难度大、生产成本高。敏感材料的性能要求高，同时满足高弹性、 优良电学和力学性、耐久性的材料少之又少，材料配方、制作工艺有赖于厂商在长期生产 中的经验积累和规模效应，能够形成更高的技术壁垒以及生产成本优势。 电子触觉皮肤传感器的的性质主要取决于以下 3 类材料： ① 衬底材料：决定柔性触觉传感器的弹性形变性能，要求具有高柔韧性。目前多使 用聚合物材料如 PDMS 聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酰亚胺(PI)聚乙烯(PE)和 PU 等。 ② 活性层材料：决定柔性触觉传感器灵敏度，目前多使用石墨烯、碳纳米管导电高 分子、离子导体、金属纳米材料等。 ③ 电极材料：影响器件灵敏度和稳定性，常选用具有优异导电性能和机械性能的石 墨烯碳纳米管等碳材料以及柔性复合材料。

高灵敏度、高柔性的电子皮肤材料制造工艺复杂、成本高和难以批量生产。目前，具备量 产条件的“基于石墨纳米片/聚氨酯纳米复合材料的高柔性、高灵敏度、可穿戴的‘电子 皮肤’”，厚度仅为 40 微米，接近一根头发丝粗细，生产技术上需要突破石墨纳米片的制 备技术、石墨纳米片与高分子均匀分散技术、成膜技术三大难题，对生产商技术要求高。

壁垒 2：算法决定了输出结果。算法用于满足传感器输出结果的精确度，决定传感器在实际应用时的效果。传感器使用过 程中需要对传感器采集到的信号进行及时处理和可视化，主要有两种可视化方法：直观地 显示颜色变化和通过无线通信技术在屏幕上显示，实现实时监测。 以国产厂商帕西尼为例，帕西尼率先发布了全球首款搭载 HAPTA 异构多核阵列软硬件架构 的 ITPU 多维触觉处理单元，能够支持在复杂通用场景中的准确感知，并为用户提供易于 使用且丰富的触觉信息，以实现毫秒级决策和高级感知。同时，研发多维触觉可视化软件 系统，实现实时显示 3D 多维触觉数据、支持多种触觉传感器设备、支持 10 路多维信号实 时渲染。