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纺织材料系列(五)

从柔性织物到机器人触觉入口——电子皮肤制造工艺与触觉手套产业机会解析

本系列将会持续更新由行业内知名博士专家撰写的专业科普,欢迎业内人士交流讨论。

2026

 insight

Technology

“电子皮肤”产业化难点

是什么?

在上一篇文章中,我们介绍了“电子皮肤”作为人形机器人触觉感知系统的重要组成部分。

然而,“电子皮肤”从实验室研究走向产业应用,并不仅仅取决于传感器能否实现触觉感知。真正实现规模化应用,需要同时解决两个核心问题:一方面,需要建立稳定、高效、可量产的柔性传感器制造体系;另一方面,需要通过算法将大量复杂触觉信号转化为机器人能够理解和执行的智能信息。

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PART.ONE

“电子皮肤”如何制造?

柔性传感器正在探索规模化生产路径

How Is Electronic Skin Manufactured?

Flexible Sensors Are Paving the Way for Scalable Production

“电子皮肤”通常由柔性基底、敏感材料、电极结构以及信号处理模块组成。与传统刚性电子器件不同,“电子皮肤”需要同时满足柔韧性、延展性、高灵敏度以及长期稳定工作的要求。其制造工艺不仅需要具备微纳加工能力,也需要适应未来大面积、低成本、连续化生产的需求。

目前,柔性触觉传感器制造主要包括光刻、3D打印、喷墨打印以及丝网印刷等技术路线。

光刻技术     

光刻技术是目前精密电子制造领域的重要工艺之一,其优势在于能够实现微米甚至纳米尺度的高精度图案加工,非常适用于制造结构复杂、精度要求较高的柔性触觉传感器。例如,通过微结构设计提升传感器灵敏度,可以有效增强机器人对于压力分布和细微变化的识别能力。但与此同时,光刻工艺依赖复杂设备和严格制造环境,生产成本较高,在大面积柔性器件制造方面仍需要进一步优化。因此,目前光刻更多应用于高性能、小规模研发阶段。

3D打印     

3D打印则提供了另一种制造思路。相比传统平面加工方式,3D打印能够快速构建复杂立体结构,实现传感器结构设计自由度的大幅提升,尤其适用于研发阶段的快速验证。不过,3D打印在材料体系、打印效率以及批量一致性方面仍存在挑战,距离大规模商业化制造仍需要进一步突破。

喷墨打印     

喷墨打印无需传统掩膜,可以直接完成复杂图案制造,在柔性电子器件快速开发方面具有明显优势。但由于多层结构制造过程中图形对准难度较高,同时较厚功能材料层的沉积能力有限,因此仍存在一定技术限制。

丝网印刷     

丝网印刷则在产业应用方面展现出更大的潜力。通过将导电材料、压电材料、磁性材料以及半导体材料等功能浆料印刷在柔性基底上,可以实现传感器的大面积制造。同时,丝网印刷对于基底材料要求较低,不仅能够应用于传统硬质基板,也能够适配柔性薄膜、织物等新型材料。

对于纺织产业而言,这一技术路线具有特殊意义。

未来的“电子皮肤”,并不一定是传统意义上的电子元器件,而可能逐渐发展成为一种“智能织物”。纤维材料、织造工艺、柔性加工技术与传感功能的结合,将推动服装、机器人、医疗健康以及人机交互等领域产生新的应用形态。

纺织行业长期积累的大规模制造能力、柔性材料开发经验以及复杂结构加工能力,有望成为电子皮肤产业化的重要支撑。

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PART.TWO

“电子皮肤”的价值,

不仅来自“感知”,更来自“理解”

The Value of Electronic Skin Lies Beyond Sensing

It Comes from Understanding

如果说传感器解决的是“机器人能否获得触觉信息”的问题,那么算法解决的则是“机器人是否能够理解这些信息”。

虽说该产品内纺织领域的权重很大,但是依旧不可忽视算法在该品类内的决定性作用。

“电子皮肤”产生的数据具有明显区别于传统视觉数据的特点。一方面,触觉数据通常来自大量传感单元,需要分析不同位置的压力变化;另一方面,抓取、滑动、摩擦等动作具有明显的时间变化特征,需要模型理解连续动态过程。此外,当机器人同时融合视觉、语言、触觉等多种信息时,还需要具备更强的数据融合能力。

电子皮肤中深度学习模型:

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卷积神经网络(CNN)

卷积神经网络(CNN)由于擅长提取空间特征,目前在触觉信号处理中应用较为成熟。例如,机器人手掌上的压力阵列可以形成类似“触觉图像”的数据,CNN能够识别不同压力分布模式,从而判断物体接触状态、受力情况以及抓取稳定性。

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循环神经网络(RNN)

循环神经网络(RNN)则更适合处理动态触觉信息。机器人抓取物体并不是一次完成的动作,而是需要根据实时反馈不断调整力度。例如,拿起鸡蛋时,需要根据接触压力变化持续调整手指力量,这类连续变化过程正是时序模型能够发挥作用的场景。

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Transformer架构

相比传统模型,Transformer能够通过注意力机制处理更加复杂的多模态信息,将视觉、语言、触觉以及动作数据进行融合。这对于未来人形机器人完成复杂任务具有重要意义。

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脉冲神经网络(SNN)

脉冲神经网络(SNN)也代表了未来低功耗智能方向。其通过模拟生物神经系统的信息传递方式,仅在特定事件发生时进行计算,有望降低电子皮肤系统长期运行时的能源消耗。

总体来看,“电子皮肤”未来的发展不会依赖单一算法,而是根据应用场景选择不同模型组合。静态触觉识别可能更多依靠CNN,动态操作需要结合RNN,而复杂机器人任务则需要进一步融合Transformer等大模型技术。

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PART.THREE

“电子皮肤”的核心价值点:数据正在成为人形机器人迈向产业化核心竞争力

The Real Value of Electronic Skin

Data Is Becoming the Core Competitive Advantage for Humanoid Robot Commercialization

如果说过去智能机器人的竞争重点在于硬件性能和算法能力,那么随着具身智能的发展,行业正在逐渐形成一个新的共识:

高质量数据,将成为人形机器人实现产业化落地的核心基础设施。

目前,机器人训练数据主要包括真机数据、仿真合成数据、动作捕捉数据以及互联网视频数据等几类。

其中,真机数据被认为质量最高

因为它记录了机器人在真实环境中的完整操作过程,包括视觉信息、动作轨迹、接触反馈以及失败后的调整过程。这些数据包含真实世界中的不确定性,是机器人真正走向现实应用的重要基础。但与此同时,真机数据采集成本极高,效率有限。

相比真机采集,仿真数据具有规模化优势。

以英伟达重点布局的Isaac仿真平台为例,机器人可以在虚拟环境中进行大规模训练,同一时间运行大量虚拟机器人,并通过不断试错积累经验。

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英伟达仿真系统

这种方式能够极大降低数据获取成本,同时可以模拟现实中难以大量出现的极端情况。例如机器人摔倒、抓取失败、环境变化等,都可以在虚拟环境中反复训练,而不会产生真实损失。但仿真环境始终是现实世界的近似模型,如何缩小虚拟世界与真实世界之间的差距,仍是当前行业的重要挑战。

动作捕捉数据则提供了另一种思路。

通过光学设备或者视觉算法捕捉人的动作轨迹,再映射到机器人身上,可以帮助机器人学习更加复杂的人类动作。例如机器人跳舞、运动等展示性任务,往往会使用动作捕捉数据进行训练。然而,动作捕捉存在一个关键问题——具身鸿沟(Embodiment Gap)。

(Embodiment Gap 的意思是,人的身体和机器人的身体之间,有一道操作语义上的沟壑。人手在操作时依赖皮肤上密布的触觉感受器,每抓一个物体,神经系统都在实时根据触觉反馈调整力度。机器人没有这套系统,所以即使动作轨迹被精确复制,完成任务的能力也不会自动跟上。)

人类完成抓取、操作等动作时,依赖的不仅是动作轨迹,更依赖皮肤中的大量触觉感受器。因此,未来机器人真正实现复杂操作,需要的不只是“人怎么动”,还需要知道:

人在操作过程中感受到了什么,这正是触觉数据的重要价值。

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PART.FOUR

触觉手套:连接人类经验与机器人智能的新型数据入口

Haptic Gloves

A New Data Interface Connecting Human Experience with Robot Intelligence

随着机器人产业进入快速发展阶段,数据采集正在从传统“实验室采集”走向更加规模化的“数据工厂”。

2025年,智元机器人联合上海人工智能实验室等机构发布AgiBot World百万真机数据集,覆盖打饭倒水、整理衣物、商品扫码、搬运等80多种真实任务。

为了获得这些数据,智元建设了约2000平方米的数据采集工厂,模拟家庭、餐饮、商超、办公以及工业等真实应用环境,由操作人员通过遥操作方式训练机器人完成各种任务。

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智元 AgiBot World 数采超级工厂

这种模式有效提升了机器人数据质量,但仍然依赖机器人本体,成本较高,难以快速规模复制。

因此,以人为中心的数据采集方式逐渐受到关注。触觉手套正是在这一背景下产生的重要产品。

相比传统机器人中心的采集方式,触觉手套直接记录人的操作过程,包括手部运动轨迹、关节变化以及与物体接触产生的压力、滑移等触觉信息。

这种方式最大的优势在于:

它采集的是“人类真实操作经验”

例如,一个物流工作人员每天进行数百次分拣操作,他在抓取不同物品时形成的力度控制、动作习惯以及操作节奏,都可以通过触觉手套转化为机器人能够学习的数据。这意味着未来机器人训练不一定完全依赖昂贵的机器人设备,而可以通过大量普通人在真实生活和工作场景中的自然操作,持续产生数据。目前,国内已经出现多家企业布局这一方向。

灵初智能提出了具身原生人类数据采集方案Psi-SynEngine,通过触觉手套、视觉采集以及数据迁移模型,实现对真实人类操作数据的大规模采集。

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灵初智能数据采集师采集数据

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Psi-SynEngine 大规模室内部署数采展示

帕西尼则布局“全模态超级数据采集工厂”,通过真人佩戴触觉采集手套,在真实环境中完成抓取、拿取、操作等任务,同步采集视觉、深度以及触觉数据。这种以人为中心的数据采集方式,相比传统遥操作方式,效率能够提升数倍。

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帕西尼数据采集师佩戴 PMEC 触觉采集手套采集数据

此外,途见科技、他山科技等企业也正在推进触觉手套与多模态数据采集平台建设,推动机器人训练数据从单点采集走向规模化生产。2025年,南山智尚发布“织物触觉智能手套”产品,与武汉大学、手智创新合作,将柔性传感、感驱一体纤维等技术融合,实现感知、驱动与处理的一体化集成,并探索在灵巧手遥操作、机器人数据采集以及VR交互等场景中的应用。

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途见科技触觉手套数据采集系统

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南山智尚发布基于感应驱动一体纤维的多功能手套

小结

纺织行业的新机会:从制造织物,到制造智能感知入口

对于纺织产业而言,触觉手套的兴起提供了一个新的产业想象空间。“电子皮肤”的发展,让织物开始从传统功能材料向智能感知材料演进。

未来的触觉手套的织物柔性、透气性、贴合性以及长期佩戴舒适度,都是商业化必须解决的问题,而这些恰恰是纺织行业长期积累的优势。这也意味着,纺织企业未来参与电子皮肤产业,并不一定需要从零开始进入机器人领域,而可以依托自身在纤维材料、织造工艺以及柔性制造方面的积累,成为智能机器人产业链中的重要参与者。

从传统纺织到智能织物,从制造面料到制造机器人的“触觉入口”,“电子皮肤”正在打开一个新的产业方向。

而这,可能正是纺织产业下一轮技术升级的重要机会。

源自:正凯集团联合实验室

-END-

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!

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作者 ab, 808