触觉传感器定义、作用、市场规模、分类与价格展望分析

触觉传感器系人形机器人实现泛化操作的核心部件。

触觉传感器定义：触觉传感器是用于机器人中模仿触觉功能的传感器，可以感知末端力、温度、 湿度等等。按功能可分为接触觉传感器、力矩传感器、压觉传感器和滑觉传感器等。  触觉传感器分布于机器人的躯干&灵巧手等部位，但灵巧手指尖传感器是核心部位：电子皮肤和 触觉传感器将优先在灵巧手的指尖、指节、手指渗透，来提升处理复杂任务的能力；之后将向手 腕、肩膀、膝盖、大腿渗透，提升机器人的交互能力；最后将覆盖全身，走向通用化、智能化。

相较于传统工业夹爪，触觉传感器对灵巧手实现商业化落地至关重要：精准的力控是灵巧手商业 化落地的基础，触觉传感器可实时检测接触力、压力分布，帮助灵巧手调整抓握力度，提高抓取 的成功率和稳定性。  自适应触觉感知需要探测多维变量：其中包括滑觉、接触觉、压觉、力矩觉和温湿觉等。

触觉传感器对于抓握模型的训练也有重要意义： 1）现阶段机器人抓握尚未实现灵巧操作。目前人形机器人训练抓握操作的重心在于对抓握对象的识 别与抓握操作的成功率上，抓取时并不强调力控，放下时多为直接松开的释放，并未着重强调抓取物 品时的“轻拿轻放”。在现实中，人在进行抓取与释放的动作时多带有动态的力控调整，因此机器 人灵巧手要实现拟人操作，需要通过触觉传感器获得力感知与力控制能力。 2）通过触觉传感器收集抓握数据可助力抓握大模型训练。触觉的引入可助力VLA模型进一步泛化。 通过引入触觉这一关键信息，VLA模型可进一步延申为VTLA模型，触觉信息的引入是有效执行泛化 的原子交互任务基础，进而可以发挥大模型处理复杂任务和小模型实时高效的优势。

全球触觉传感器行业市场规模快速增长：据GMI（Global Market Insight）数据，2024年全球触觉 传感器市场规模达164亿美元，预计2024-2034年CAGR将达13.5%。 下游来看，机器人作业环境不断向非结构化、复杂化发展，面向非工业环境的应用需求逐渐涌现 ，不断拓宽触觉传感器下游应用领域。根据华经情报网统计，2023年全球触觉传感器下游应用领 域占比前三分别为制造业（42%）、航天航空&国防（27%）、汽车行业（17%）。

触觉传感器分类: GelSight视触觉传感器方案。利用光学原理实现高空间分辨率和宽动态响应范围： 视触觉传感器(VBTS)是一种基于视觉的触觉感知装置。与传统的单一维度力传感器不同，它能够同 时感知法向力、切向力、相对滑动和物体的位姿等多维信息，非常接近人手的触觉信息维度。 工作原理可以类比为微型的“接触成像系统”： GelSight 基于柔性传感器，利用软胶材料来接触物体，当物体接触传感器表面时，弹性材料会根据接 触力的大小和方向产生不同程度的形变，借助特殊设计的光学系统和高分辨率摄像头，可以将微小形 变放大并转换为清晰的图像（简单来说就是通过拍摄图像的形变来反推受力变化）。 优缺点对比： 1）优点：具有高空间分辨率（等同于相机的分辨率），形变可视化，高灵敏度，可测量三维形变， 无电气干扰的问题。 2）缺点：在实时反馈和柔性响应上有所局限，容易受 到温度影响，体积较大，由于分辨率高因此对 端侧芯片算力要求高。

触觉传感器分类：基于电容原理的触觉传感器。电容传感器工作原理： 基于电容的存储能力随外部刺激引起的响应而变化，在外力作用下使两极板间的相对位置发生变化， 从而导致电容变化，通过检测电容变化量来获取受力信息。当传感器受到切向力时，上下电极的重合 面积发生变化，也会导致传感器的电容值发生变化。电容传感器能够测量三维力的大小。 接近觉功能仅有电容传感器能够实现： 基于边缘电场效应实现非接触式检测。当物体靠近传感器时，其周围电场分布发生变化，导致电极间 电容值改变，进而被传感器捕捉并转换为电信号。 优缺点对比： 1）优点：灵敏度高，能够测量微小接触力。响应速度快、易于阵列化集成 。 2）缺点：易受周围导电物体产生边缘电容干扰，响应非线性，负载能力差。

未来传感器价格如何展望？现阶段价格：现阶段传感器价格仍居高不下，例如他山科技（电容技术路线）与帕西尼感知科技 （电磁技术路线）的触觉传感器单颗售价在1000-2000元。  展望未来，我们认为触觉传感器有较大的成本下降空间。我们判断传感器成本中研发投入（算法 +材料）与模具开模成本占比较高，生产的单位固定成本（数模混合芯片、材料）占比较低。传感 器作为人形机器人末端执行器具有消耗品属性（频繁抓握会摩擦损坏），因此在大规模放量后有 望充分摊薄固定成本，价格同步有望下降。