2024年中国电子皮肤行业概览：机器人的触觉革命（摘要版）

报告说明 本报告为人形机器人系列报告第十篇，将梳理电子皮肤的产业链、全球竞争情况以及未来市场空间。 研究区域范围：中国地区 研究周期：2024年4月 研究标的：能斯达、钛深科技、力感科技 发布日期：2024年4月 项目团队：工业组 陈夏琳 首席分析师 sharlin.chen@Leadleo.com 张诗悦 行业分析师 头豹研究院 Ritta.zhang@leadleo.com 深圳市华润置地大厦E座4105室18129990784（陈小姐）18916233114（李先生） 报告要点速览 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： 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？ 观点提炼 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 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% 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 集成度与制造 需开发出功能更强、更稳定的电子皮肤材料 需实现低成本的高密度集成制造技术 技术壁垒 稳定性与耐用性 商业化应用 需保证材料在长期使用中的稳定性和耐用性 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，电子皮肤还需要具备良好的生物相容性和环境适应性，这对材料的选择和设计提出了更高的要求 集成度与制造方面，电子皮肤的商业化需要解决集成度和制造成本的问题。随着电子皮肤功能的增加，如何在有限的空间内集成更多的传感单元、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。此外，高端触觉传感器的价格昂贵，尤其是当需要大面积部署时，成本问题尤为突出。这限制了电子皮肤技术的大规模应用，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 性能方面，电子皮肤在实际应用中需要具备良好的稳定性和耐用性。当前，电子皮肤材料在经过多次使用后，可能会出现测量结果的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。耐用度和分辨率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实用性和商业化进程。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，是当前需要研究的难题之一 应用方面，作为一种新兴技术，电子皮肤的商业化需要获得市场的认可和接受，不仅需要消费者对新技术信任和适应，还需要相关行业标准和法规的建立。此外，电子皮肤的应用场景开发也是一个渐进的过程，需要不断探索和优化，以满足不同领域的具体需求 电子皮肤产业链图谱 电子皮肤上游为原材料与零部件，基底材料对电子皮肤性能影响较大；中游为电子皮肤的制造，以国际厂商为主；下游为电子皮肤的应用，目前主要应用消费电子、医疗、汽车和机器人领域 电子皮肤产业链图谱 上游：电子皮肤原材料与零部件 电子皮肤成本构成芯片 柔性基底 碳材料 无机半导体材料 原材料结构件 通讯接口、仪器及其他 聚酰亚胺薄膜 碳纳米管 橡胶级氧化锌 30% 30% 聚酯切片 石墨烯 标准硫化锌 聚乙烯醇 15% 25% 电子皮肤的上游是原材料与零部件。电子皮肤成本中，原材料与芯片占比最高。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，已经被广泛应用 中游：电子皮肤的制造 中游为电子皮肤的制造，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，少部分具备技术和资源优势的中国企业占据部分市场份额 中国厂商 国际厂商 下游：应用领域 下游应用领域 全球柔性触觉传感器下游应用占比，2022年 汽车智能座舱 消费电子医疗汽车机器人其他 手机无线耳机 消费电子 心率监测 18% VR/XR / 24% 机器人 医疗 假肢 12% 23% 23% 电子皮肤的下游应用领域较为广泛，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、医疗和汽车占比较多，其次是机器人领域。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 中游——参与者情况 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 电子皮肤中游参与者类型及主要参与者 主要触觉传感器产品 应用领域 AR/VR、可穿戴设备、运动训练、游戏控制器等 初创公司 Novasentis 薄膜触觉传感器 Syntouch 触觉传感器 机器人灵巧手、汽车、消费电子等 国际企业 医疗、机器人、电池制造、汽车、运动训练等 跨国集团 Tekscan 超薄力传感器 JDI 电容式指纹传感器 消费电子、医疗、显示屏等 电子皮肤市场参与者 汉威科技 柔性微纳传感器 消费电子、健康医疗、机器人 上市企业 申昊科技 电子皮肤传感器 机器人智能巡检、工业设备在线监测 柯力传感 触觉传感器 人形机器人 中国企业 3C电子、车机产线、物流仓储、医疗康养、工业制造、商业服务等 多维触觉传感器 帕西尼 初创合资企业 指尖触觉传感器 / 纽迪瑞 机器人指尖 薄膜传感器、阵列式传感器 力感科技 接触式测量、无损检测、机器人、生物力学 钛深科技 薄膜传感器 消费电子、工业、医疗 国际企业具备先发优势，占据市场主导地位 中国电子皮肤起步晚于国际企业，大部分市场份额被国际龙头企业占据。行业龙头为Novasentis、Syntouch、Tekscan、JDI等企业，这些企业凭借悠久的历史、雄厚的资本实力和长期的技术积累，占据了全球电子皮肤市场90%左右的份额，在全球机器人电子皮肤市场中占有先发优势。人形机器人是电子皮肤较有潜力的新兴应用领域，该行业处于起步阶段，制造商在研发电子皮肤产品时优先考虑国际企业，以保证产品精度和性能，同时，由于电子皮肤技术壁垒较高，核心技术掌握在国际企业手中，因此目前仍是国际企业占主导地位。中国企业如汉威科技、柯力传感、申昊科技等企业也积极研发电子皮肤在机器人领域的应用，且已掌握部分核心技术。未来随着人形机器人对电子皮肤需求的增加，更多企业将加入该赛道，国产企业将凭借成本优势逐渐提升市场份额 中游——竞争情况 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 中国电子皮肤企业竞争格局 中国电子皮肤/触觉传感器领域授权专利数量，2015-2023年 单位：项 电子皮肤/触觉传感器专利授权数量 用于机器人领域的专利数量 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2,981 2,822 2,792 2,310 1,724 1,607 1,249 1,019 835 95 102 80 93 43 44 48 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 中国电子皮肤代表企业竞争格局 成长能力 安培龙 华工科技 汉威科技 柯力传感 歌尔股份 奥迪威 弘信电子 申昊科技 威尔泰 5 注：气泡大小代表企业创新力大小，由企业研发费用占比及研发人员数量占比决定；成长能力由企业净利润同比增长大小决定；盈利能力主要由企业毛利率大小确定 盈利水平 具备技术、研发及资金实力的企业更具优势 中国部分企业已掌握电子皮肤制备技术，但在机器人等精度要求较高的领域，掌握核心技术的企业较少。 从2015-2023年相关专利数量可见，电子皮肤/触觉传感器领域的授权专利总数超过30,000项，专注于机器人应用的相关专利仅有约1,000项。但2018年以来，中国在该领域的专利申请量显著增长，特别是在2020至2023年间，每年的专利申请数量均维持在130项以上，随着人形机器人热度的提升，中国企业加紧研发机器人用电子皮肤技术 由于电子皮肤行业属于技术密集型产业，具备较强技术实力以及研发资源的企业将在市场上更具优势。目前仅少部分头部企业掌握电子皮肤核心技术，如汉威科技子公司能斯达目前已掌握柔性压阻、柔性压电、柔性温湿度、柔性电容四大核心技术，拥有一条年产1,000万支柔性传感器的超净印刷线和组装线，具备较强的技术实力与生产能力；安培龙已掌握从原材料、IC芯片到传感器研发、测试与应用等全生产过程的技术与工艺；此外，柯力传感、申昊科技等企业也具备较强的创新力和较高的盈利水平，为其电子皮肤产业的发展提供坚实的基础 新兴下游领域——人形机器人 目前电子皮肤在人形机器人中主要用于手部，辅助灵巧手实现精细操作；未来电子皮肤在机器人中的用量将逐渐增加，最终覆盖全身，实现通用型智能机器人的目标 电子皮肤应用于人形机器人 电子皮肤在人形机器人中的应用部位及作用 灵巧手阶段 全身阶段 指尖 增强交互 手腕 肩膀 指节 大腿 膝盖 手掌 覆盖全身 模仿人手结构、皮肤形态、人手触感，可检测多维力、温度、震动、滑动、纹理等 通用型智能机器人 灵巧手阶段电子皮肤发挥的作用 抓取鸡蛋 传递给右手 将鸡蛋放置在架子上 完成摆放 电子皮肤在人形机器人中的应用 人形机器人是电子皮肤新兴的应用领域，具有较高的市场潜力。在人形机器人中，电子皮肤将优先用于灵巧手中，进行力、温度、纹理等多种类感知，实现精准操作。人形机器人的长期目标是成为替代劳动力的通用型机器人，将高度模拟人类触感，因此电子皮肤在机器人机身上的应用范围将逐渐扩大，由手部扩张至四肢进而覆盖全身，实现真正的通用型智能机器人 目前电子皮肤在人形机器人中主要用于手部，触觉传感器可辅助灵巧手在执行精细任务时，做到精准力控。 以特斯拉二代