中国电子皮肤行业概览：机器人的触觉革命

中国电子皮肤行业概览：机器人的触觉革命China Electronic Skin Industry 中国電子皮膚産業 报告标签：触觉传感器、柔性传感器、人形机器人主笔人：张诗悦 报告提供的任何内容（包括但不限于数据、文字、图表、图像等）均系头豹研究院独有的高度机密性文件（在报告中另行标明出处者除外）。未经头豹研究院事先书面许可，任何人不得以任何方式擅自复制、再造、传播、出版、引用、改编、汇编本报告内容，若有违反上述约定的行为发生，头豹研究院保留采取法律措施、追究相关人员责任的权利。头豹研究院开展的所有商业活动均使用“头豹研究院”或“头豹”的商号、商标，头豹研究院无任何前述名称之外的其他分支机构，也未授权或聘用其他任何第三方代表头豹研究院开展商业活动。 摘要 电子皮肤属于触觉传感器的一种，是具有仿生性的柔性触觉传感器，模拟生物皮肤触觉感知机制，旨在赋予传感器以类似人类的触觉功能。电子皮肤行业壁垒较高，主要有技术、制造、性能和商业化应用四个方面的壁垒，但其应用前景广阔，可广泛用于消费电子、医疗、汽车、机器人等领域。在机器人领域主要应用于人形机器人，目前由于技术和成本问题，应用较少，但随着人形机器人的量产，厂商将把注意力放在提升人机交互和操作的准确性上，电子皮肤的用量将有所增加，届时，人形机器人市场将为电子皮肤市场带来不小的增量。本篇报告主要回答电子皮肤领域近期关注的问题，主要涉及： ◼电子皮肤的行业壁垒？ 电子皮肤行业壁垒较高，主要有技术、制造、性能和商业化应用四个方面的壁垒。在技术方面需开发出功能更强、更稳定的电子皮肤材料；在制造方面，需实现低成本的高密度集成制造技术；在性能方面，需保证材料在长期使用中的稳定性和耐用性；在应用方面，需创新应用场景、建立市场信任、完善相关法规 ◼电子皮肤行业竞争情况？ 电子皮肤市场中，国际企业具备先发优势，占据市场主导地位，少部分中国企业掌握核心技术，随着中国企业对电子皮肤技术的积极探究，未来将凭借价格优势逐渐提升市场份额 1）电子皮肤的行业壁垒？2）电子皮肤行业竞争情况？3）人形机器人为电子皮肤市场带来多少增量？ 电子皮肤行业技术壁垒高，少数企业掌握核心技术，具备技术、研发及资金实力的企业将在市场上占优，如汉威科技、安培龙、申昊科技、柯力传感等企业 ◼人形机器人为电子皮肤市场带来多少增量？ 当前电子皮肤应用较少，但随着人形机器人产量的飞速提升，以及量产后各厂商对电子皮肤重视程度的提升，电子皮肤市场需求将逐渐增长，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% 目录 ◆电子皮肤行业综述 -----------------------------------------06 •电子皮肤与人类皮肤-----------------------------------------07 •电子皮肤的定义及分类-----------------------------------------08 •电子皮肤发展历程-----------------------------------------10 •电子皮肤行业壁垒-----------------------------------------11 ◆电子皮肤产业链分析 -----------------------------------------13 •上游——成本构成及原材料 •中游——制备工艺 •中游——制备技术 •中游——参与者情况 •中游——竞争情况 •人形机器人电子皮肤市场规模测算-----------------------------------------22 ◆代表企业介绍 -----------------------------------------24 •能斯达-----------------------------------------25•钛深科技-----------------------------------------27•力感科技-----------------------------------------29 ◆方法论 ◆法律声明-----------------------------------------32 Contents ---------------------------------------06---------------------------------------07•Definition And Classification Of Electronic Skin---------------------------------------08---------------------------------------10---------------------------------------11---------------------------------------12---------------------------------------13---------------------------------------14---------------------------------------15---------------------------------------17---------------------------------------18---------------------------------------19---------------------------------------20---------------------------------------21---------------------------------------22---------------------------------------24---------------------------------------25---------------------------------------27---------------------------------------29---------------------------------------32---------------------------------------32 •Electronic Skin And Human Skin•Development History Of Electronic Skin•Barrier In The Electronic Skin Industry•Industry Policy Analysis ◆Analysis Of The Electronic Skin Industry Chain •Electronic Skin Industry Chain Map•Upstream-Cost Composition And RawMaterials•Mid Stream-Preparation Process•Mid Stream-Preparation Technology•Mid Stream-Participant Situation•Mid Stream-Competitive Situation•Emerging Downstream Field-HumanoidRobots•Market Size Estimation Of Humanoid RobotElectronic Skins ◆Introduction On Behalf Of Enterprises •Leanstar•Tac Sense•LEEACT ◼电子皮肤与人类皮肤◼电子皮肤的定义及分类◼电子皮肤发展历程◼电子皮肤行业壁垒◼行业政策分析 电子皮肤与人类皮肤 •电子皮肤模拟人类皮肤的触觉功能，与人类皮肤构造相似，且需具备人类皮肤的灵敏性、柔弹性、自愈性、多类型感知等特性 电子皮肤与人类皮肤构造及感知方式 人类皮肤与电子皮肤构造 触觉感知过程及对应的人类和机器人组织 ◼电子皮肤需具备与人类皮肤相似的结构和特性 人类皮肤具有保护、排泄、调节体温和感受外界刺激等多种功能，由表皮、真皮和神经构成，其中真皮层含有丰富的血管和神经，能够感知压力、温度和痛觉等。人类皮肤能够感知极其微小的振动和单分子层的差别，显示出高度发达的触觉感知能力。电子皮肤旨在模拟人类皮肤的触觉感知功能，其构造亦与人体皮肤相似，对应为介电材料、活性材料和柔性基材 触觉感知的过程主要为感应外界刺激、传输触觉信号、处理触觉信号三个步骤，人类皮肤通过触觉感受器、传输通道、中枢系统来实现，机器人则通过传感器、线束和处理器实现 电子皮肤若达到人类皮肤的感知能力，需具有人类皮肤的特性，如延展性、柔韧性、自愈性、灵敏性、多类型感知等。人类皮肤具有弹性，电子皮肤的柔弹性能使其在拉伸、弯曲时正常工作；自愈性使电子皮肤在受到物理伤害时可自行修复；多类型感知使电子皮肤能够感受各种行为产生的力、方向等因素，从而完成各类动作；灵敏性能够提升电子皮肤感知的精准性 电子皮肤的定义及分类 •电子皮肤是具有柔弹性和仿生性的触觉传感器，由基底层、传感器层、电路和处理器、能源、接口和通信系统以及保护层组成；柔性触觉传感器根据原理的不同可以分为电容式、压阻式、压电式和光学式四种类型 电子皮肤的定义及组成 电子皮肤 电子皮肤属于触觉传感器的一种，是具有仿生性的柔性触觉传感器。电子皮肤模拟生物皮肤触觉感知机制，旨在赋予传感器以类似人类的触觉功能。该系统通过集成先进的柔性电子材料、纳米传感器和微加工技术，实现对接触力、温度、湿度等环境变量的高灵敏度检测与实时反馈。电子皮肤技术的发展对于推动人工智能、智能假肢、可穿戴医疗设备等领域的发展具有重要意义 ◼电子皮肤的定义及组成结构 电子皮肤是具有柔弹性和仿生性的触觉传感器，主要由基底层、传感器层、电路和处理器、能源、接口和通信系统以及保护层组成。电子皮肤通过模拟人类皮肤的感知能力，使用先进的传感材料和电子组件来感应和响应如压力、温度和湿度等外界刺激，通过电路和处理器将物理信号转换为电信号，并通过内置微处理器进行数据分析，最终实现智能响应 ◼柔性触觉传感器的分类及适用工艺 柔性触觉传感器根据原理的不同可以分为电容式、压阻式、压电式和光学式四种类型，其中电容式、压阻式和压电式最为常用。各类型传感器具有不同的特性，适用于不同的应用领域，如电容式适用于需要高灵敏度和快速响应的应用，压阻式常用于需要检测压力变化的场景，压电式适用于需要能量收集或对动态压力、振动和冲击有响应的应用，光学式适用于需要非接触式测量或对透明物体进行检测的应用 触觉传感器的制造工艺可大致分为微机械加工、模具/压印和3D制造，不同类型的传感器选用工艺时需综合考虑工艺的复杂性、成本及稳健性 电子皮肤发展历程 •电子皮肤技术自20世纪末发展，经历材料创新与功能集成。21世纪初，新材料如五苯分子实现触觉感知；2010年代后，技术应用于健康监测、人机交互，至2020年代市场化加速，广泛应用于医疗、机器人等领域，市场潜力巨大 电子皮肤行业壁垒 •电子皮肤行业壁垒较高，主要有技术、制造、性能和商业化应用四个方面的壁垒；电子皮肤技术应用前景广阔，要实现广泛的商业化和产业化需克服上述壁垒 ◼电子皮肤行业壁垒 技术与材料方面，电子皮肤技术的核心在于模拟人类皮肤的特性，包括柔韧性、自愈能力、高机械韧性和触觉感知能力。目前，虽然已经发现了一些柔软、可折叠甚至自修复的材料，但这些材料与人类皮肤的复杂功能相比仍有差距。电子皮肤需要能够感知压力、温度、湿度等不同刺激，并将这些刺激转化为电信号，这要求材料不仅要具有良好的导电性，还要有高灵敏度和稳定性。此外，