導讀:電子皮膚將在未來的人形機器人開發(fā)中扮演更加重要的角色
很多智能硬件得以被冠上智能的頭銜,除了“智能”軟件支撐,少不了“智能”傳感器提供的強大感知能力,是實現智能互聯的底層技術。比如對智能硬件集合體機器人來說,感知能力就尤為重要,感知層的基礎能力,決定了機器人能否做出智能的決策并執(zhí)行。
機器人行業(yè)也帶動了諸多相關傳感器的發(fā)展,從編碼器、紅外、觸覺傳感,到視覺傳感、激光雷達、IMU傳感等等。其中觸覺傳感,近兩年受到了比較高的關注。
相比于視覺、雷達等傳感器,觸覺傳感器在相當長一段時間里進化得都比較緩慢,一是因為觸覺感知機理研究進展緩慢,二是新型敏感材料研究周期太長。不過隨著近幾年人形機器人概念的升溫,觸覺傳感器的發(fā)展開始明顯提速。
早期的觸覺傳感器主要以結構簡單的壓阻式和電感式為主,后來電容式、壓電式、磁性等多種原理的觸覺傳感器出現,觸覺傳感器也從單點到多點,從單一到陣列不斷發(fā)展。電感式觸控器件是很常用的一種觸覺傳感方案,在可穿戴設備上和工業(yè)HMI上已經代替了很多機械按鈕應用,還能多維度感知,如進行壓力檢測實現多級按鈕功能,很多人機交互應用都有類似案例。
觸覺傳感和觸覺驅動是密不可分的,兼顧傳感和驅動二元性也是觸覺傳感器區(qū)別于其他類型傳感器的最大不同。觸覺傳感往往既是感知單元,也是交互單元,所以實際應用中的觸覺傳感實現起來難度更大,尤其是柔性、高靈敏度的觸覺感知。但這也是業(yè)內一直在努力的方向,尤其是人形機器人的快速發(fā)展,更多擬人動作任務的出現,需要更柔性、更高靈敏度、更可靠耐用的觸覺感知手段。
這類具有仿生性的柔性觸覺傳感器被稱為“電子皮膚”,電子皮膚讓智能終端產生“觸覺”,近幾年開始受到關注,其在智慧醫(yī)療、人機交互、AR/VR和人工智能等領域,都有著巨大的應用潛力。
其傳感的機制和此前沒有差別,也是基于電阻式、電容式、壓電式、熱敏式傳感原理,電阻式可以用來做簡單的力感測電子皮膚,電容式靈敏度高在消費電子領域大有用處,壓電式能實現精密感測,在高端應用中更適用。材料與傳感技術的共同促進下,集成各種感知功能的電子皮膚也紛紛出現。
此前柔性觸覺傳感器在消費、醫(yī)療和汽車應用上占比較多,尤其是C端的消費市場,已經有很多單一/陣列柔性觸覺傳感器的應用。在機器人中此前主要用于手部,占比不大。隨著人形機器人加速落地,柔性觸覺傳感器將在人形機器人市場迅速拓張,在機器人中的用量將逐漸增加。
根據頭豹研究院的調研數據,機器人電子皮膚2024年市場規(guī)模較小,為4.6億元。隨著人形機器人量產的實現,電子皮膚將在未來的人形機器人開發(fā)中扮演更加重要的角色,預計2030年人形機器人電子皮膚市場規(guī)模將達90.5億元,年復合增長率為64.3%。
這一賽道技術難度高,此前被國外廠商壟斷,目前國內也有一些企業(yè)在長期耕耘的積累下開始嶄露頭角,如漢威科技、弘信電子、柯力傳感、申昊科技、力感科技、帕西尼、他山科技等等。觸覺傳感賽道還在持續(xù)升溫,如何通過材料創(chuàng)新和生產工藝優(yōu)化來降低現階段高昂的成本,將是未來廠商們競爭角逐的核心點。