您的浏览器禁用了JavaScript(一种计算机语言,用以实现您与网页的交互),请解除该禁用,或者联系我们。[未知机构]:机器人的触觉革命电子皮肤20240530 - 发现报告
当前位置:首页/会议纪要/报告详情/

机器人的触觉革命电子皮肤20240530

2024-05-30未知机构李***
机器人的触觉革命电子皮肤20240530

•电子皮肤在性能方面面临稳定性和耐用性挑战。目前,材料在多次使用后可能会出现测量结果漂移和误差增大的问题,影响传感器的一致性和可靠性。提高材料的稳定性和耐用性,减少长期使用中的性能衰减是当前研究的重点之一。 •电子皮肤产业链包括上游的原材料和零部件、中游的制造以及下游的应用领域。上游原材料和芯片在成本中占比最高,基底材料对电子皮肤有关键影响。中游制造方面,中国企业起步较晚,外资企业占据大部分市场。下游应用领域广泛,包括消费电子、医疗、汽车和机器人等。 •电子皮肤的生产成本主要包括前端采集芯片、结构件和其他部分。前端采集材料占总成本的20%~30%,芯片占约30%,结构件占15%~20%,剩下的20%~35%包括通讯接口、仪器及其 他部分。主要材料类型均有中国企业供应,国产化率较高。 •电子皮肤在持续形变下的耐久性会逐渐降低,但其准确感知能力需要较强的耐久性,因此延长电子皮肤的使用寿命是一个难点。目前,全球电子皮肤市场的90%左右份额被国际龙头企业占据,中国企业如坤维科技、柯力传感和深厚科技等也在积极研发电子皮肤,并已掌握部分核心技术。 •电子皮肤在机器人领域,特别是人形机器人中的应用具有巨大潜力。目前,主要用于灵巧手中,实现力、温度、纹理等多种类型的感知,从而实现精准操作。未来,应用范围将从手部扩展到四肢,进而覆盖全身,实现通用型智能机器人。预计到2024年下半年,部分企业将实现小批量量产,到2025 年量产能力将达到20-30万台,到2030年将进一步提升至500-600万台。 •目前,电子皮肤在人形机器人中的应用较少,主要用于提升人机交互体验和外界感知能力,研发优先级相对较低。电子皮肤在整个人形机器人价值量中的占比约为4%,预计未来随着技术进步和规模化效应,占比将逐渐下降到2%。根据测算,2024年电子皮肤在全球人形机器人市场的规模预计为4. 6亿元,随着量产的实现和市场需求的增加,到2030年市场规模将达到90.5亿元,年复合增长率超过60%。 Q&A□电子皮肤与人类皮肤的相似性及其功能是什么?□人类皮肤由表皮、真皮和神经构成,具有保护、排泄、调节体温以及感受外界刺激等功能。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震动和单分子层的差别,具有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,其构造类似于人类皮肤,包括介电材料、活性材料和柔性基材。触觉感知过程主要包括感应外界刺激、传输触觉信号和处理触觉信号三个步骤。电子皮肤需要具备延展性、柔韧性、自愈性、灵敏性和多类型感知等特征,以达到人类皮肤的感知能力。 电子皮肤行业的技术壁垒有哪些?□电子皮肤行业的技术壁垒主要体现在材料和制造方面。在材料方面 ,电子皮肤需要模拟人类皮肤的特性,尽管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,这要求材料不仅具有良好的导电性,还要有较高的灵敏度和稳定性。此外,电子皮肤还需具备良好的生物相容性和环境适应性,对材料的选择和设计提出了更高的要求。在制造方面,电子皮肤的商业化需要解决集成度和制造成本的问题。随着功能的增加,如何在有限空间内集成更多传感单 元、运算单元和显示单元,同时保持系统的稳定性和可靠性是一个难题。高端触觉传感器价格昂贵,尤其在大面积使用时,成本问题尤为明显,这也是限制电子皮肤技术大规模应用的主要因素。因此,降低制造成本、提高生产效率是电子皮肤商业化的关键。 电子皮肤在性能方面面临哪些挑战?□电子皮肤在实际应用中需要具备良好的稳定性和耐用性。目前,电子皮肤材料在经过多次使用后,可能会出现测量结果漂移和误差增大的问题,这影响了传感器的一致性和可靠性。耐用度和分辨度是评估触觉传感器性能的重要指标,直接关系到电子皮肤的使用性和商业化进程。因此,提高电子皮肤材料的稳定性和耐用性,减少长期使用中的性能衰减,是当前研究的重点之一。 电子皮肤的产业链情况如何?□电子皮肤的产业链包括上游的原材料和零部件、中游的制造以及下游的应用领域。上游原材料和芯片在电子皮肤成本中占比最高,基底材料对电子皮肤有关键影响。传统基底材料如硅胶、聚酰亚胺等具有优异的机械特性和化学稳定性,已被广泛应用。中游制造方面,中国电子皮肤产业起步较晚,外资企业掌握核心技术,占据大部分市场,少数具备技术和资源优势的中国企业占据部分市场份额。下游应用领域广泛,包括消费电子、医疗、汽车和机器人等。在2022年,全球柔 性触觉传感器下游应用细分领域中,消费电子、医疗和汽车占比较大,其次是机器人领域,主要用于人形机器人。 电子皮肤的生产成本构成如何?□电子皮肤的生产成本主要包括前端采集芯片、结构件和其他部分。前端采集材料通过材料形变或电荷电容变更进行信号采集,占电子皮肤总体造价的20%~30%。芯片 作为核心组件之一,负责数据处理,占总成本约30%。结构件如保持架、屏蔽网罩等,占15%~20%的成本。电子皮肤需要通过特殊材料进行EMC屏蔽,防止零点漂移误差。剩下的20%~35% 包括通讯接口、仪器及其他部分。常用材料包括柔性基底、碳材料和无机半导体材料,柔性基底材料提供机械柔韧性和可穿戴性,碳材料提高灵敏度和稳定性,无机半导体材料用于传感器和晶体管,实现对压力、温度和光线等不同刺激的响应。主要材料类型均有中国企业供应,国产化率较高。 电子皮肤的制备工艺有哪些难点?□电子皮肤的制备工艺包括基底准备、电子元器件制造、装配和封装连接、集成、测试和校准。制备基底可选用喷涂、真空过滤等方法,将基底材料均匀涂覆在衬底上,形成柔性电子皮肤基底。电子元器件制造包含沉积导电半导体材料或其他功能材料,利用光刻、喷涂或打印技术在电子皮肤上定义电极和互联线路,实现电信号传输。封装材料通常透明柔性,具有良好气密性 ,起到保护作用。测试环节包括电性能测试、机械拉伸测试和传感性能测试,校准根据应用场景中的验证结果进行优化。制备难点主要有三个:封装材料的兼容性、高可拉伸性和方法的稳定性及小型化。封装材料需与内部功能材料兼容,电子皮肤的高可拉伸性技术复杂且成本高,目前在方法稳定性和小型化方面仍存在不足。 电子皮肤在持续形变下的耐久性如何影响其应用?目前市场上有哪些主要的参与者?□电子皮肤在持续形变下的耐久性会逐渐降低,但其准确感知能力需要较强的耐久性,因此延长电子皮肤的使用寿命是一个难点。目前,全球电子皮肤市场的90%左右份额被国际龙头企业占据,这些企业具有悠久的历史、 雄厚的资本实力和长期的技术积累。中国电子皮肤市场起步较晚,主要市场份额仍由国际企业主导。尽管如此,中国企业如坤维科技、柯力传感和深厚科技等也在积极研发电子皮肤,并已掌握部分核心技术 。随着人形机器人对电子皮肤需求的增加,国产企业有望凭借成本优势逐渐提升市场份额。 电子皮肤在机器人领域的应用现状和未来发展趋势如何?□电子皮肤在机器人领域,特别是人形机器人中的应用具有巨大潜力。目前,电子皮肤主要用于灵巧手中,实现力、温度、纹理等多种类型的感知,从而实现精准操作。例如,司马二代的灵巧手在每个指尖都配备了触觉传感器,能够通过触觉反馈施加适当的力度。未来,电子皮肤的应用范围将从手部扩展到四肢,进而覆盖全身,实现通用型智能机器人 。预计到2024年下半年,部分企业将实现小批量量产,到2025年量产能力将达到20-30万台,到2030年将进一步提升至500-600万台。 中国在电子皮肤领域的专利情况如何?哪些企业在技术上具有优势?□中国在电子皮肤或触觉传感器领域的授权专利总数超过3万项,但专注于机器人应用的相关专利只有约1,000项。自2018年以 来,中国在该领域的专利申请量显著增长,尤其是2020年至2023年,每年的专利申请数量保持 在130项以上。目前,只有少部分企业掌握了电子皮肤的核心技术。例如,汉威科技的子公司能斯达掌握了柔性压阻、柔性压电、柔性温湿度等核心技术,并拥有年产1,000万支柔性传感器的组装线 。安培龙则掌握了从原材料IC芯片到传感器研发测试和应用的全生产过程技术。柯力传感和申昊科技等企业也具备较强的创新力和较高的盈利水平。 电子皮肤在整个人形机器人价值体系中的占比如何?未来市场规模如何?□目前,电子皮肤在人形机器人中的应用较少,主要用于提升人机交互体验和外界感知能力,研发优先级相对较低。电子皮肤在整个人形机器人价值量中的占比约为4%,预计未来随着技术进步和规模化效应,占比将逐渐下降到2%。根据测算,2024年电子皮肤在全球人形机器人市场的规模预计为4.6亿元,随着量产的实现和市 场需求的增加,到2030年市场规模将达到90.5亿元,年复合增长率超过60%。 人形机器人市场的未来发展前景如何?电子皮肤在其中扮演什么角色?□目前,全球人形机器人市场仍处于研发阶段,预计2024年下半年部分企业将实现小批量量产,2025年量产能力将达到20-30万台,到2030年将进一步提升至500-600万台。电子皮肤在提升人形机器人的仿生能力 和人机交互体验方面扮演重要角色,能够使机器人拥有类似人类的真实皮肤,感知外界温度、湿度等,并通过触觉反馈实现精准力控。随着人形机器人市场的高速增长,电子皮肤的需求量也将不断上升,预计到2030年市场规模将达到90.5亿元。