觸覺傳感器作為能夠?qū)⑼獠苛π畔⑥D(zhuǎn)化為電信息的設備,近年來在多個領域展現(xiàn)出廣泛的應用前景。它不僅在提升人機交互體驗和優(yōu)化自動化過程中發(fā)揮著重要作用,還廣泛應用于醫(yī)療設備、消費電子、工業(yè)自動化等領域。隨著科技的快速發(fā)展,特別是智能機器人技術(shù)的不斷進步,觸覺傳感器在智能機器人領域的應用日益凸顯,而MEMS(微機電系統(tǒng))技術(shù)更是以其明顯優(yōu)勢成為市場主流。
一、中國觸覺傳感器行業(yè)概況與市場規(guī)模
觸覺傳感器通過測量與環(huán)境的物理和機械交互信息,實現(xiàn)了對物體存在、力度、滑動等多種觸覺的感知。近年來,中國觸覺傳感器市場規(guī)模持續(xù)擴大。據(jù)統(tǒng)計,2022年全球觸覺感應器市場規(guī)模達78.28億元人民幣,其中中國市場規(guī)模約為21.34億元人民幣。預計到2025年,受益于消費電子、醫(yī)療、汽車電子以及工業(yè)等領域的快速發(fā)展,中國觸覺傳感器市場規(guī)模將進一步增長。
觸覺傳感器的應用領域不斷拓展,涵蓋了機器人、可穿戴設備、醫(yī)療器械、航空航天、工業(yè)設備等多個領域。在機器人領域,觸覺傳感器對于實現(xiàn)類人機器人或靈巧手的精細作業(yè)至關重要。例如,特斯拉的人形機器人Optimus Gen 2在力控方面的卓越表現(xiàn),就得益于觸覺傳感器的精湛應用。其靈巧手末端配備的傳感器能夠輕松抓取易碎物品,如雞蛋,這背后很可能得益于MEMS壓阻式技術(shù)的精湛應用。
二、智能機器人觸覺傳感器技術(shù)創(chuàng)新
智能機器人的發(fā)展離不開觸覺傳感器的技術(shù)創(chuàng)新。隨著配置的先進程度提升,機器人觸覺應用能力也在不斷增強,能夠有效地感知周圍環(huán)境并輸出相應精確信息。根據(jù)《智能機器人用觸覺傳感器應用現(xiàn)狀》,機器人的觸覺感知過程被劃分為傳感、感知、動作三個不同層次的功能塊,這些功能相對應的是硬件上的功能工具(感知、控制、行動)。
觸覺感知過程
觸覺感知過程中,將從外部的壓力、震動、熱刺激轉(zhuǎn)化為信號輸入到觸覺傳感器的元件。將采集數(shù)據(jù)進行處理后傳輸?shù)礁呒墑e的感知元件以構(gòu)建模型、感知交互對象屬性。在此過程中,觸覺將融合聽覺、視覺感知,結(jié)合對機器人施加命令,以便于控制機器人完成所需任務操作。
具體任務應用
機器人需多種傳感器相互配合以進行工作或完成智能交互任務指令。具體任務來看,使用觸覺信息(接觸點估計信息、表面法向和曲率等)作為機器人的控制參數(shù),以提高操作精確度進行操作任務;通過測量法向靜態(tài)力來檢測物體滑動情況進行抓握任務(將接觸力的測量值用于輔助抓握力控制)。結(jié)合前兩種任務方式,加以判斷施加操作用力的方向,通過調(diào)節(jié)以達到用力平衡,保證抓握的穩(wěn)定性。同時,疊加減速器、電機、力傳感和視覺傳感等核心零部件相互作用來完成智能交互任務。
指尖觸覺傳感器應用
觸覺傳感技術(shù)多樣化發(fā)展,人形機器人已使用指間傳感器。特斯拉擎天柱二代已使用指尖觸覺傳感器,實現(xiàn)在機器人指尖對力的精準控制,靈巧地使用兩指捏雞蛋并進行雙手的交互。BioTac觸覺傳感器(手指型仿生觸覺傳感器/指尖觸覺傳感器)是一種多傳感技術(shù)融合的產(chǎn)品,多應用于人形機器人或靈巧手的觸覺傳感器。
根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025-2030年中國觸覺傳感器行業(yè)發(fā)展?jié)摿ㄗh及深度調(diào)查預測報告》顯示:
三、MEMS技術(shù)優(yōu)勢明顯提升
MEMS觸覺傳感器技術(shù)是觸覺傳感器的一個重要分支,通過微型化傳感器感知物體的表面特性,如硬度、粗糙度和壓力等,為智能機器人、醫(yī)療設備和可穿戴設備等應用提供關鍵的觸覺反饋。與傳統(tǒng)傳感器相比,MEMS傳感器具備體積較小、成本低、靈敏度高、響應快等特點,廣泛應用于消費電子、汽車工業(yè)、醫(yī)療設備、工業(yè)自動化、機器人等領域。
MEMS傳感器優(yōu)勢
MEMS傳感器以其微型化機械和電子元件制造的小巧身軀,贏得了體積小、質(zhì)量輕、成本低、功耗低等多重優(yōu)勢。通過高度集成化的制造工藝,它能夠在一個微小的芯片上實現(xiàn)多種傳感功能,如壓力、溫度、加速度等的監(jiān)測。此外,MEMS傳感器還具備高可靠性、易于批量生產(chǎn)、便于集成以及智能化等特點,使其在傳感器領域獨樹一幟。
技術(shù)路徑與實現(xiàn)
在MEMS壓力傳感器的技術(shù)實現(xiàn)中,壓阻式、電容式和諧振式是三種主要路徑,它們各有千秋,共同推動了觸覺傳感器技術(shù)的進步。當多個觸覺傳感器協(xié)同工作,構(gòu)成機器人的硬質(zhì)皮膚時,它們的測量分辨率將大幅提高,遠勝于單一傳感器的性能。其中,壓力傳感器能夠敏銳捕捉壓力信號,并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號,為機器人提供豐富的環(huán)境感知信息。
市場規(guī)模與增長
MEMS傳感器市場規(guī)模保持增長,海外企業(yè)占據(jù)主導地位。根據(jù)Mordor Intelligence的數(shù)據(jù),預計2024年全球MEMS傳感器市場規(guī)模為171.80億美元,2029年市場規(guī)模將增長至266.50億美元,年復合增長率為9.17%。根據(jù)《2023中國傳感器企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展白皮書》,預計2023年國內(nèi)MEMS傳感器市場規(guī)模為1137.30億元,同比增長8.91%,2023-2025年市場規(guī)模將呈增長趨勢。
四、多維觸覺傳感器的發(fā)展與應用
多維觸覺傳感器,指能夠感知并測量多個維度觸覺信息的傳感器。多維觸覺傳感器具備響應速度快、靈敏度高、環(huán)境適應性強、耐用性好、分辨率高、維間耦合度低等特點,適用于機器人制造、工業(yè)自動化、航空航天、消費電子等領域。
特點與優(yōu)勢
多維觸覺傳感器屬于高性能傳感器,其特點與優(yōu)勢使其在多個領域具有廣泛的應用前景。特別是在機器人制造領域,多維觸覺傳感器可安裝于機器人手臂、手掌、手指等部位,能夠?qū)崿F(xiàn)靈活抓取、裝配等操作。
研發(fā)進展與應用
近年來,我國多維觸覺傳感器研發(fā)熱情持續(xù)高漲,已取得眾多新進展。例如,浙江工業(yè)大學機械工程學院與西湖大學合作,成功開發(fā)出一種柔性雙模式三維力觸覺傳感器,產(chǎn)品未來有望在農(nóng)業(yè)機器人領域獲得應用。帕西尼感知科技(深圳)有限公司是我國多維觸覺傳感器的代表企業(yè),其產(chǎn)品已在康養(yǎng)醫(yī)療、智能制造、消費電子以及工業(yè)生產(chǎn)等領域獲得應用。
市場前景與需求
據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,2023年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量達到43萬套,服務機器人產(chǎn)量達到783.3萬套。未來伴隨應用需求增長,多維觸覺傳感器市場空間將進一步擴展。隨著我國機器人行業(yè)發(fā)展速度加快,多維觸覺傳感器應用需求將日益旺盛。
五、中國觸覺傳感器行業(yè)競爭格局與主要企業(yè)
中國觸覺傳感器市場呈現(xiàn)出多家企業(yè)競相發(fā)展的態(tài)勢。國內(nèi)主要企業(yè)包括瑞聲光電科技、立訊精密工業(yè)、漢得利電子等,這些企業(yè)在觸覺傳感器領域積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗,擁有一定的市場份額。同時,國際企業(yè)如Novasentis、Tekscan等也在中國市場上占據(jù)一定的地位。
競爭格局
市場競爭日益激烈,企業(yè)需要通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品升級等手段提高自身競爭力。國內(nèi)觸覺傳感器企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展方面取得了顯著進展。例如,安徽芯動聯(lián)科微系統(tǒng)股份有限公司專注于高性能硅基MEMS慣性傳感器的研發(fā)與銷售,其產(chǎn)品在慣性系統(tǒng)中具有廣泛應用。
主要企業(yè)介紹
帕西尼感知科技:成立于2021年,致力于突破機器人多維觸覺的底層核心技術(shù),開發(fā)如同人類皮膚性能的超靈敏觸覺傳感器。2024年4月30日,帕西尼感知科技已完成數(shù)億元A輪及A1輪融資,本輪融資規(guī)模創(chuàng)下全球觸覺傳感器公司最高記錄。
漢威科技:旗下的能斯達已成功研發(fā)出薄膜電容觸覺傳感器,該產(chǎn)品適用于機器人身體各部位,且已與小米科技、九號科技、深圳科易機器人等多家知名企業(yè)建立了穩(wěn)固的合作關系。
六、2025-2030年中國觸覺傳感器行業(yè)發(fā)展?jié)摿εc建議
發(fā)展?jié)摿?/p>
隨著新型材料和制造工藝的不斷發(fā)展,觸覺傳感器的性能得到了顯著提升。特別是MEMS觸覺傳感器技術(shù)和柔性觸覺傳感器(電子皮膚)取得了技術(shù)突破,為觸覺傳感器行業(yè)帶來了更廣闊的發(fā)展前景。在智能機器人、醫(yī)療設備、消費電子、工業(yè)自動化等領域,觸覺傳感器的應用需求將持續(xù)增加。
發(fā)展建議
加強技術(shù)創(chuàng)新:企業(yè)應不斷投入研發(fā)資源,加強技術(shù)創(chuàng)新,提高觸覺傳感器的性能和可靠性。
拓展應用領域:積極拓展觸覺傳感器在智能家居、智能穿戴設備等新興領域的應用,推動產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型。
關注政策動態(tài):密切關注政策環(huán)境變化,及時調(diào)整戰(zhàn)略,把握政策帶來的發(fā)展機遇。
加強國際合作:通過與國際企業(yè)的合作,引進先進技術(shù)和管理經(jīng)驗,提升自身實力。
中國觸覺傳感器行業(yè)在智能機器人觸覺傳感器技術(shù)創(chuàng)新和MEMS技術(shù)優(yōu)勢明顯提升的背景下,展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。隨著市場規(guī)模的持續(xù)擴大和應用領域的不斷拓展,觸覺傳感器將在多個領域發(fā)揮更加重要的作用。企業(yè)應抓住發(fā)展機遇,加強技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展,提高自身競爭力,以應對來自國內(nèi)外競爭對手的挑戰(zhàn)。同時,政府也應出臺更多鼓勵政策,支持觸覺傳感器行業(yè)的發(fā)展,推動產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型。
(注:本文數(shù)據(jù)及觀點綜合自權(quán)威行業(yè)報告與政策文件,圖表部分因格式限制以文字描述替代,實際報告中將配詳細圖示,如需獲取完整報告或定制服務,請點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)研究院的《2025-2030年中國觸覺傳感器行業(yè)發(fā)展?jié)摿ㄗh及深度調(diào)查預測報告》。)同時本報告包含大量的數(shù)據(jù)、深入分析、專業(yè)方法和價值洞察,可以幫助您更好地了解行業(yè)的趨勢、風險和機遇。在未來的競爭中擁有正確的洞察力,就有可能在適當?shù)臅r間和地點獲得領先優(yōu)勢。