中國粉體網訊 在人形機器人向通用化、智能化邁進的進程中，觸覺感知技術成為關鍵突破口，而電子皮膚作為賦予機器人類人觸覺功能的核心組件，正迎來需求激增的浪潮。人形機器人電子皮膚本質是具有仿生性的柔性觸覺傳感器，通過模擬生物皮膚的觸覺感知機制，讓傳感器具備類似人類的觸覺能力，其性能優(yōu)劣直接決定了機器人執(zhí)行任務的精準度與適應性。
常見的電子皮膚主要由柔性基體和導電填料兩部分組成，選取合適的柔性基體，可賦予電子皮膚基本的柔韌性，將導電填料和柔性基體復合，可在保障電子皮膚柔性的基礎上，提供電子皮膚優(yōu)異的電傳感性能。
傳統(tǒng)電子材料如硅、金屬和氧化物等因為脆性大而在電子皮膚實際應用中受到限制，因此常需使用柔性材料或彈性材料作為構建電子皮膚的基體，如彈性薄膜
基體、水凝膠基體、3D海綿基體等。
大多數(shù)柔性基體本身不具備導電性，將導電介質與柔性體復合是制備電子皮膚的最為常見的方式。目前，主要的導電介質有復合納米導電填料、導電聚合物、離子液體等。
納米導電填料：導電填料能在交織重疊的網絡中形成導電通路，在使材料具備出色的拉伸和保型能力同時提高其導電性。常見導電填料有碳基導電填料（MXene、氧化石墨烯、碳納米管）、金屬納米顆粒/納米線（Au NFs/Ag NFs）、液態(tài)金屬顆粒（共晶鎵銦，EGaIn）等。
導電聚合物：聚［3，4-（乙二氧基）噻吩］（PEDOT）、聚吡咯（PPy）和聚苯胺（PANI）等聚合物兼具導電和柔性的優(yōu)勢，因此被廣泛應用于電子皮膚及柔性傳感器領域。
離子導電介質：不同于電子導電，人體皮膚依靠移動離子的導電性來感知、傳輸和處理信息，將導電離子液體滲透到水凝膠中，可在水凝膠柔性基體上實現(xiàn)離子導電。相比于電子傳輸，離子導電原理更類似于生物體信號傳遞機制。
在應用場景方面，目前電子皮膚在人形機器人中主要集中于手部，觸覺傳感器可輔助靈巧手在執(zhí)行精細任務時實現(xiàn)精準力控，以特斯拉二代靈巧手為例，其每個指尖都配備了觸覺傳感器，當手指接觸雞蛋時，觸覺傳感器能實時反饋信息，使靈巧手施加適當力度，同時機器人大腦會根據反饋向執(zhí)行機構下達加力、減力的命令，確保每一步操作都精準無誤。
Optimus的每只手指均配備柔性觸覺傳感器 來源：特斯拉
從發(fā)展趨勢來看，電子皮膚有望從機器人手部逐步拓展至全身，實現(xiàn)全覆蓋。短期內，人形機器人電子皮膚將優(yōu)先應用于靈巧手，實現(xiàn)對力、溫度、紋理等多種信息的感知，助力精準操作；長期來看，人形機器人的目標是成為替代勞動力的通用型機器人，這就要求其高度模擬人類觸感，因此電子皮膚的應用范圍將不斷擴大，從手部延伸至四肢，最終實現(xiàn)全身覆蓋，推動通用型智能機器人成為現(xiàn)實。
市場規(guī)模方面，隨著人形機器人量產進程加快以及電子皮膚單臺用量的增加，其市場規(guī)模將迎來爆發(fā)式增長，當前電子皮膚應用尚處于起步階段，2024年人形機器人電子皮膚市場規(guī)模僅為4.6億元。但未來隨著人形機器人產量的飛速提升，以及量產后各廠商對電子皮膚重視程度的不斷提高，電子皮膚市場需求將持續(xù)增長。相關機構預計到2030年，人形機器人電子皮膚市場規(guī)模將達到90.5億元，復合年增長率（CAGR）高達64.3%，若遠期人形機器人實現(xiàn)百萬臺銷量，電子皮膚市場規(guī)模有望突破1560億元，展現(xiàn)出巨大的市場潛力。
來源：長江證券研究所
參考來源:
秦聰.電子皮膚傳感陣列高速數(shù)據采集系統(tǒng)
何孟涵.面向電子皮膚的智能材料構建策略
國海證券《人形機器人量產在即，新材料藍海廣闊——新材料產業(yè)框架之四》
(中國粉體網編輯整理/月明)
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