•电子皮肤行业的技术壁垒主要体现在材料和制造方面。材料方面，需要模拟人类皮肤的复杂功能，并具备良好的导电性、灵敏度和稳定性，以及生物相容性和环境适应性。制造方面，需要解决集成度和制造成本问题，如何在有限空间内集成更多功能单元，同时保持系统的稳定性和可靠性，以及降低制造成本、提高生产效率是关键。
•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。
