过去几年，人形机器人快速进入产业化阶段。从工业制造、物流搬运，到家庭服务、医疗陪护，机器人正在从“完成固定动作”向“理解环境、自主操作”演进。

然而，对于真正接近人类能力的人形机器人而言，仅拥有视觉和运动能力仍然远远不够。

人类之所以能够完成抓鸡蛋、拿玻璃杯、系鞋带等精细动作，除了依靠视觉判断，更重要的是来自皮肤提供的大量触觉反馈——压力、温度、滑动、纹理等信息不断传递给大脑，让手能够实时调整力度。

而目前多数机器人仍处于“看得见，但摸不准”的阶段。因此，电子皮肤（Electronic Skin，E-skin）被认为是未来人形机器人实现灵巧操作的重要基础技术之一。

电子皮肤的核心目标是利用柔性材料和传感阵列模拟人体皮肤感知能力，实现压力、温度、机械刺激等信息采集，并应用于机器人、人机交互以及假肢领域。

对于传统工业机器人而言，任务通常是在固定环境中重复执行，例如焊接、搬运、装配，因此视觉定位和位置控制已经能够满足需求。

但人形机器人的目标场景更加复杂。

例如：

• 家庭机器人需要拿取不同材质的物品；
• 服务机器人需要与人进行安全接触；
• 灵巧手需要完成旋钮旋转、抓握、整理等精细动作；
• 工业协作机器人需要避免碰撞伤害。

这些任务都要求机器人具备类似人的触觉能力。

以灵巧手为例：人手表面分布着大量机械感受器，可以感知微小压力变化。当人拿起一个鸡蛋时，大脑会根据触觉反馈自动调节握力，避免鸡蛋破碎。

机器人如果没有触觉，只能依赖视觉和力矩传感器判断：

“物体在哪里？”

但无法准确知道：

“是否抓紧？”

“是否正在滑落？”

“表面是什么材质？”

“需要增加还是降低力度？”

因此，电子皮肤成为连接机器人身体与人工智能模型的重要接口。

图源大象机器人

从结构上看，电子皮肤通常由：柔性基底材料 + 传感单元 + 导电线路 + 信号处理系统组成。其中，最关键的一环就是——弹性薄膜材料。

传统电子器件通常采用硅、玻璃等刚性材料，虽然具有良好的电子性能，但无法满足机器人皮肤需要的大幅拉伸、弯曲和贴合要求。

因此，研究人员开始寻找类似人体皮肤的柔性材料。

理想的电子皮肤薄膜需要同时具备：

（1） 高柔韧性

机器人关节运动过程中，皮肤需要不断发生拉伸、压缩、弯折、扭转，因此材料必须具有较低弹性模量，能够跟随机器人身体运动。

（2） 高拉伸能力

人体皮肤能够承受一定程度形变，因此电子皮肤通常要求材料具有几十甚至上百个百分点的伸长率。

例如，部分可拉伸电子皮肤材料能够实现超过100%的拉伸，同时保持传感性能稳定。

（3）良好的循环稳定性

机器人可能每天执行数千甚至数万次动作。在反复拉伸、压缩和弯折过程中，材料内部结构应保持稳定，避免因机械疲劳、微裂纹扩展等问题导致传感性能衰减或信号漂移。

因此，未来面向人形机器人的电子皮肤材料需要兼顾高耐久性、抗疲劳性以及长期可靠运行能力，以满足机器人在工业制造、家庭服务等复杂场景中的持续使用需求。

目前，电子皮肤领域形成了多种柔性材料体系。

（1）PDMS：柔性电子皮肤最经典材料

聚二甲基硅氧烷（PDMS） 是电子皮肤研究中应用最广泛的弹性聚合物之一。

PDMS由重复的二甲基硅氧烷单元组成，其骨架中的硅氧键赋予材料优异的柔韧性和耐热性，而侧链的甲基则使其具有较低的表面能和良好的疏水性。

它具有：

• 柔软且富有弹性：弹性模量通常在数百千帕至数兆帕之间，可通过配比调整。

• 透明性高：可见光透过率通常超过 90%，适合光学观察。

• 耐温性能好：可在较宽温度范围内保持性能。

• 生物相容性较好：广泛用于实验室器件和部分医疗应用。

• 透气性高：氧气和二氧化碳容易透过，这对细胞培养具有优势。

因此被广泛用于柔性压力传感器、微结构模具以及柔性电子器件。

图源网络

研究人员通常通过在PDMS内部加入：碳纳米管（CNT）、石墨烯、液态金属以及导电颗粒等以形成导电复合弹性膜，实现压力或应变检测。

图源网络

（2）Ecoflex：更接近人体皮肤触感的超柔材料

Ecoflex 是一种超柔硅橡胶材料。由于具有极低的弹性模量、高柔软性以及优异的延展能力，被广泛应用于柔性电子皮肤、软体机器人和可穿戴设备等领域。相比传统刚性电子材料，Ecoflex能够在受到拉伸、弯曲、压缩等形变时保持较好的结构稳定性，更接近人体皮肤的柔软触感，因此常被作为电子皮肤的柔性基底材料使用。

图源SMOOTHON

相比PDMS，Ecoflex具有：

• 更低弹性模量
• 更高伸长率
• 更柔软触感

因此特别适合模拟人体皮肤。同时，Ecoflex较高的拉伸性能能够适应机器人关节运动过程中产生的大幅形变，使传感器能够更加贴合机械手指、机器人表面等复杂曲面。

在机器人领域，Ecoflex常被用于：柔性触觉传感器、仿生皮肤以及软体机器人外层等。不过，Ecoflex也存在机械强度相对较低、耐磨性有限等问题，因此在面向人形机器人长期使用场景时，通常需要通过材料复合、结构设计或与其他高强度弹性体结合的方式进一步提升耐久性。

（3）TPU：兼顾柔性和耐磨性的工程化材料

热塑性聚氨酯（TPU） 是近年来产业应用关注较高的一类材料。TPU是一种兼具橡胶弹性和热塑性塑料可加工性的高分子材料。它因高耐磨性、优异的柔韧性、耐油性和可回收加工而广泛应用于消费电子、汽车、医疗器械、鞋材和工业制品等领域，是工程塑料与弹性体之间的重要材料之一。

相比传统硅橡胶：

TPU具有：

• 更好的耐磨性
• 更高机械强度
• 易加工成膜

因此适合未来规模化制造电子皮肤。

科思创 Platilon® TPU 薄膜在脉搏血氧仪上应用

在电子皮肤应用中，TPU通常作为柔性基底或保护层材料，通过与导电填料、柔性传感元件结合，实现对压力、应变等信息的感知。由于其良好的力学性能和可加工性，TPU有望应用于人形机器人外部柔性覆盖层、触觉传感器封装以及可穿戴设备等场景。

（4）自修复弹性材料：让机器人皮肤具备“恢复能力”

人体皮肤受到轻微损伤后能够自我修复。因此，新一代电子皮肤也开始关注：自修复能力。研究人员通过引入动态共价键、氢键网络以及离子交联结构，设计出能够恢复导电性能的弹性材料。

斯坦福大学研发的具有自愈合特性电子皮肤

未来，人形机器人在复杂环境中工作时，即使表皮出现划伤，也能够部分恢复功能，提高使用寿命。

虽然电子皮肤技术快速发展，但距离人形机器人全面应用仍存在挑战。

第一，材料成本

实验室级柔性材料性能优异，但规模制造成本仍较高。

未来需要解决：大面积制造、高良率生产、长期可靠性等问题。

第二，传感数据处理

如果机器人全身覆盖电子皮肤，将产生大量触觉数据。如何实现快速采集、实时处理同时与机器人AI模型融合仍需要进一步突破。

第三，材料与机器人结构融合

电子皮肤不是简单贴在机器人表面，而需要与机械结构、电路系统、控制算法等实现深度融合。

过去，人形机器人的竞争重点集中在：电机、减速器、灵巧手大脑AI模型等领域，但随着机器人进入真实环境，“触觉”正在成为新的关键能力。

未来的人形机器人，不仅需要像人一样行走，更需要像人一样感知世界。

而电子皮肤弹性薄膜材料，正是连接机器人身体与智能大脑的重要桥梁。从柔性高分子材料，到多模态传感器，再到触觉数据闭环，电子皮肤或将成为人形机器人迈向真正智能化的重要基础设施。

点击阅读原文，即可报名

2025年，人形机器人产业迎来爆发拐点。特斯拉Optimus量产在即，华为、宇树等企业加速技术突破，行业正从“实验室研发”向“规模化落地”跃迁为打通产业链上下游协作壁垒，艾邦机器人正式组建"人形机器人全产业链交流群"，覆盖金属材料、复合材料、传感器、电机、减速器等全硬件环节，助力企业精准对接资源、共享前沿技术！

扫码关注公众号，底部菜单申请进群