在打造更智能、更逼真的机器人道路上,“皮肤”正成为突破关键。相比传统刚性材料,具备柔性、伸展性与感知能力的“电子皮肤”正逐步走入主流视野。这类柔性触觉传感器不仅具有柔性化、灵敏性、伸展性和柔韧性等特征,还能模拟人类的触觉与感知。

 

根据传感机制不同(工作原理和测量对象的不同),电子皮肤触觉传感器可分为压阻式、电容式、压电式、光电式、电磁式等。 其中压阻式与电容式传感器结构简单、成本低,是灵巧手较为常用的触觉传感器。

 

1、压阻式触觉传感

 

其机理为:当电极之间的压阻材料受到外界压力时,其电阻值会发生变化,通过检测电阻变化来反映出外部压力或接触状态的变化。

 

优点是:灵敏度高过载承受力频率响应高制备工艺简单成本低

 

缺点在于:稳定性差体积大,不易微型化迟滞性较大功耗高温漂大无法直接精准测量切向力在宽量程范围内信号一致性差。

 

目前专注压阻式电子皮肤的企业有:能斯达电子、墨现科技、模量科技、武汉华威科智能、福莱新材、晶智感新材料、力感科技、埔慧科技、纽迪瑞等。

 

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2、 电容式触觉传感

 

其原理为:电容通常包含上下两个电容极板和中间介电层。在外力作用下,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。

 

优点灵敏度高结构简单制造成本低测量量程大线性度好实时性高功耗低受温度影响空间分辨率动态范围宽

 

缺点是尺寸大,不易集成化易受周围导电物体产生边缘电容干扰,稳定性差响应非线性,信号采集电路比压阻式复杂负载能力差。

 

目前深耕电容式触觉传感的企业有:他山科技、赛感科技、申昊科技等。

 

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3、 压电式触觉传感

 

其原理为:当压电材料在外部压力作用下产生形变时,材料的内部会出现极化现象造成电荷分离,形成不同的极距利用这种压电效应可以检测外部刺激(如压力、振动等)。

 

 

优点有:不需要外部电源,可实现自供动态响应性能好耐用性较好在宽量程内信号的线性度高

 

缺点测量电路复杂,对硬件电路要求严格难以检测静态压力易受噪声以及温度影响较难对切向力进行直接的定量测量空间分辨率差。

 

目前专注压电式触觉传感的企业有:灵动佳芯。

 

4、 光电式触觉传感/视触觉

 

其原理将机械刺激(力、压力、形变等)转化为光信号的可测量变化(如光强、波长、相位、传播路径等)再通过光检测元件转换为电信

 

 

优点较高的空间分辨率电磁干扰影响小

 

缺点是线性度较低数据实时性差标定困难光学系统成本高长期工作磨损会造成信号漂移问题。

 

目前专注于光电式触觉传感的企业有:GelSight、一目科技、机器人、纬钛机器人、戴盟机器人、叠动科技。

 

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5、 电磁式触觉传感

 

其原理通过机械刺激(力、形变)改变磁场分布,再将磁场变化转换为电信号。

 

 

优点有宽动态响应范围响应速度可达毫秒级可实现三维力感知;

 

缺点有:结构复杂体积较大容易受到外部磁场或电路噪声影响。

 

目前深耕电磁式触觉的企业有帕西尼感知。

 

来源:艾邦综合整理

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作者 ab, 808