新一代薄膜壓力傳感，重塑機(jī)器人觸覺未來

由深圳市人民政府主辦的第二十七屆高交會于2025年11月14日-16日在深圳舉行。作為高交會的重要論壇“中國高新技術(shù)論壇”于11月14日舉辦，論壇主題為：人工智能賦能未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展”。悟通感控創(chuàng)始人兼CEO陳立洋首先解釋了觸覺傳感器到底是什么?他表示，在人類進(jìn)化中，感知、學(xué)習(xí)、思考、行動構(gòu)成了智能演化的核心循環(huán)。而當(dāng)下機(jī)器人技術(shù)里，執(zhí)行層面已有諸多突破，觸覺感知環(huán)節(jié)卻相對滯后——這正是機(jī)器人難以實(shí)現(xiàn)我們美好愿景的關(guān)鍵短板。對人類而言，握筆、抓取雞蛋、鼠標(biāo)或香蕉這類簡單動作，對機(jī)器人來說卻極具挑戰(zhàn)。

陳立洋指出，觸覺傳感器的核心使命，是賦予機(jī)器人靈巧手精準(zhǔn)抓握的能力;而悟通感控要攻克的，是傳感器“可裝配、裝配后穩(wěn)定可靠”的關(guān)鍵難題。“我們真正需要的，是具備高柔性、高靈敏度、高穩(wěn)定性的薄膜傳感器——這正是悟通投身薄膜傳感器研發(fā)的初心�！�

此外，他提到，研究顯示，目前全球機(jī)器人觸覺傳感器賽道仍處于發(fā)展初期，而國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力已領(lǐng)先國際。未來，精細(xì)觸覺操控需求將在更多場景延伸，預(yù)計(jì)2029年全球市場規(guī)模將達(dá)4.3億美元——在我們看來，這一預(yù)測或許還較為保守。

以下為演講實(shí)錄：

各位下午好!非常榮幸能和大家分享“新一代薄膜壓力傳感器技術(shù)在機(jī)器人力觸覺反饋中的應(yīng)用”這一主題。

觸覺傳感器的發(fā)展歷程不算漫長，卻直接決定了機(jī)器人技術(shù)的突破高度。先和大家明確核心問題：觸覺傳感器到底是什么?人類進(jìn)化中，感知、學(xué)習(xí)、思考、行動構(gòu)成了智能演化的核心循環(huán)。而當(dāng)下機(jī)器人技術(shù)里，執(zhí)行層面已有諸多突破，觸覺感知環(huán)節(jié)卻相對滯后——這正是機(jī)器人難以實(shí)現(xiàn)我們美好愿景的關(guān)鍵短板。對人類而言，握筆、抓取雞蛋、鼠標(biāo)或香蕉這類簡單動作，對機(jī)器人來說卻極具挑戰(zhàn)。李飛飛曾提出“空間智能感知”的核心觀點(diǎn)：在AI領(lǐng)域，如果缺失智能感知，AI會與物理世界脫節(jié)。對于機(jī)器人來說，也有同樣的困擾。

觸覺傳感器的核心使命，是賦予機(jī)器人靈巧手精準(zhǔn)抓握的能力;而悟通感控要攻克的，是傳感器“可裝配、裝配后穩(wěn)定可靠”的關(guān)鍵難題。傳統(tǒng)工業(yè)傳感器雖性能成熟，但剛性強(qiáng)、體積大的特性，與靈巧手的精細(xì)操作需求嚴(yán)重不匹配。我們真正需要的，是具備高柔性、高靈敏度、高穩(wěn)定性的薄膜傳感器——這正是悟通投身薄膜傳感器研發(fā)的初心。

中金公司研究顯示，目前全球機(jī)器人觸覺傳感器賽道仍處于發(fā)展初期，而我們觀察到，國內(nèi)在該領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力已領(lǐng)先國際。未來，精細(xì)觸覺操控需求將在更多場景延伸，預(yù)計(jì)2029年全球市場規(guī)模將達(dá)4.3億美元——在我們看來，這一預(yù)測或許還較為保守。

核心技術(shù)路線：薄膜傳感成產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵方向

接下來，和大家分享關(guān)于觸覺傳感器的核心技術(shù)路線。悟通采用的是第四代離電勢柔性壓敏材料�，F(xiàn)在有手術(shù)、康復(fù)、分揀等諸多場景，對抓握有非常精細(xì)的要求。目前主流的有三類：一是視觸覺傳感器，它是通過捕捉彈性體的形變來構(gòu)建觸覺的特征;二是磁感應(yīng)傳感器，在磁鐵靠近半導(dǎo)體時(shí)會產(chǎn)生電壓變化;三是薄膜壓力傳感器，通過壓力改變內(nèi)部的導(dǎo)電特性，從而改變它輸出的電壓或者電阻、電容，從光學(xué)復(fù)雜度和性能上限角度，薄膜具備比較高的柔性，精度平衡的優(yōu)點(diǎn)，適用場景更廣泛。更重要的是，它可通過卷對卷工藝加工，具備顯著成本優(yōu)勢。我們堅(jiān)信，薄膜傳感將成為機(jī)器人電子皮膚領(lǐng)域，最具工程化與產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的技術(shù)方向。悟通采用的是第四代離電勢柔性壓敏材料。抓握場景，現(xiàn)在有手術(shù)、康復(fù)、分揀等，對抓握有非常精細(xì)的要求。目前主流的有三類：一是視觸覺傳感器，它是通過捕捉彈性體的形變來構(gòu)建觸覺的特征;二是磁感應(yīng)傳感器，在磁鐵靠近半導(dǎo)體時(shí)會產(chǎn)生電壓變化;三是薄膜壓力傳感器，通過壓力改變內(nèi)部的導(dǎo)電特性，從而改變它輸出的電壓或者電阻、電容，從光學(xué)復(fù)雜度和性能上限角度，薄膜具備比較高的柔性，精度平衡的優(yōu)點(diǎn)，適用場景更廣泛。更重要的是，它可通過卷對卷工藝加工，具備顯著成本優(yōu)勢。我們堅(jiān)信，薄膜傳感將成為機(jī)器人電子皮膚領(lǐng)域，最具工程化與產(chǎn)業(yè)化價(jià)值的技術(shù)方向。

技術(shù)難點(diǎn)突破：從材料迭代到性能革新

薄膜壓力傳感器存在諸多核心難點(diǎn)：一是量程與靈敏度的平衡，二者往往難以兼顧，薄膜因厚度限制，這一矛盾更突出;二是穩(wěn)定性問題，包括蠕變、滿量程穩(wěn)定性及溫飄，直接影響靈巧手持續(xù)抓握與反復(fù)抓握的可靠性;三是響應(yīng)時(shí)間、精度與準(zhǔn)確度的優(yōu)化;最后是量產(chǎn)的批次一致性與壽命，這直接決定成本能否可控。

這些難點(diǎn)的突破，核心在于材料技術(shù)的迭代。2000年前后，導(dǎo)電高分子的出現(xiàn)讓“塑料導(dǎo)電”成為現(xiàn)實(shí)，這一突破獲得當(dāng)年諾貝爾化學(xué)獎。自此，薄膜在傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用潛力被廣泛關(guān)注。這一階段的第一代材料(含部分介電材料)，因合成工藝復(fù)雜難以產(chǎn)業(yè)化;隨后的導(dǎo)電油墨雖驗(yàn)證了柔性傳感概念，卻存在靈敏度與穩(wěn)定性不足的問題;納米復(fù)合材料解決了穩(wěn)定性難題，卻未能提升靈敏度;微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖拉高靈敏度，卻因微納加工工藝推高成本。

直到第三代離子材料的出現(xiàn)，其內(nèi)部自由移動的陰陽離子可在電極形成納米級雙電層電容，徹底解決了靈敏度問題。而悟通通過晶體共價(jià)交聯(lián)離子導(dǎo)體技術(shù)，進(jìn)一步攻克了穩(wěn)定性難題，我們將原本“面接觸”的材料重構(gòu)為“彈簧式”結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微結(jié)構(gòu)自發(fā)形成，無需昂貴光刻模板。這讓我們從第四代技術(shù)邁向4.5代，我們相信，這兩大技術(shù)突破將帶來材料層面的顛覆性變革。

產(chǎn)品布局：覆蓋多場景的全棧感知方案

評估薄膜傳感器，我們內(nèi)部有兩個(gè)維度。

第一個(gè)維度是性價(jià)比，性價(jià)比不是傳統(tǒng)的成本性能，我們評估的是靈敏度和技術(shù)成本，要實(shí)現(xiàn)相對應(yīng)的靈敏度指標(biāo)要付出的技術(shù)挑戰(zhàn)有多大。第一代，單組分的導(dǎo)電高分子并沒有成熟的商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)，介電膜主要是開關(guān)電容;薄膜壓力傳感器是從導(dǎo)電油墨開始的，真正成功驗(yàn)證了柔性傳感的概念，但導(dǎo)電油墨的結(jié)構(gòu)很難通過技術(shù)提升靈敏度，所以這一代的性價(jià)比并不高，只是拿它做一個(gè)初步驗(yàn)證或者教學(xué)上用一下，商業(yè)上很難使用。依托深厚的技術(shù)儲備，我們已開發(fā)出一系列高靈敏、低蠕變、耐久可靠的產(chǎn)品：

離電式電子皮膚：三維力滑觸覺款兼具柔性與切向力感知，硅膠封裝設(shè)計(jì)酷似人類皮膚;

表面覆膜傳感器：可嵌入毛絨玩具，在“可愛經(jīng)濟(jì)”中注入陪伴價(jià)值，賦予產(chǎn)品“溫度”;

靈巧手感知元件：已推進(jìn)至中試規(guī)模，與頭部廠商合作的智能反饋靈巧手，能實(shí)現(xiàn)微小力響應(yīng)、三維力感知及低漂移穩(wěn)定抓握;(現(xiàn)場演示)：左上角可以對一個(gè)特別微小的抓握力有非常靈敏的響應(yīng)。右上角是一個(gè)三維力感知，在抓握過程中不光有Z方向的感知，平面X、Y上也有響應(yīng)。左下角是我們做的水平方向的靈敏感知，它在抓握物體的過程中傳感器信號基本不動，穩(wěn)定性非常好。如果傳感器信號一飄，可能本來夾得很好，一下就掉地上了。右下角是垂直方向的靈敏度感知傳感器。

接近覺傳感器：技術(shù)儲備階段，可實(shí)現(xiàn)接觸前姿態(tài)調(diào)整，未來有望成為靈巧手標(biāo)配;

智能手套：捕捉人類抓握姿態(tài)與力反饋，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫反哺靈巧手，實(shí)現(xiàn)泛化操作。

第二個(gè)維度是穩(wěn)定性，多功能是錦上添花，但是產(chǎn)品若不夠穩(wěn)定，很難持續(xù)進(jìn)行商業(yè)化推進(jìn)。評判穩(wěn)定性的兩個(gè)核心指標(biāo)是蠕變、漂移。

蠕變是給一個(gè)持續(xù)壓力，看傳感器信號長期穩(wěn)定性。(現(xiàn)場演示)：左上角的圖反映了高蠕變的現(xiàn)象，給一個(gè)恒定的力，信號在持續(xù)的漂。我們把這個(gè)傳感器比喻成一臺秤，本來上去時(shí)是80斤，站了兩分鐘后飆到100斤，這是傳感器發(fā)生蠕變的現(xiàn)象。我們開發(fā)的是低蠕變的傳感器，給一個(gè)恒定壓力后，數(shù)據(jù)曲線始終平穩(wěn);

漂移是反復(fù)受壓的性能穩(wěn)定性，如持續(xù)抓握、反復(fù)抓握。目前在行業(yè)內(nèi)，導(dǎo)電油墨的蠕變和漂移一般在20%以上，納米復(fù)合材料10~20%之間，少數(shù)幾家能夠做到5%。離電這條技術(shù)路線跟第三代技術(shù)路線在穩(wěn)定性上非常類似，首先走離電式技術(shù)路線的企業(yè)并不多，其次新的技術(shù)被蠕變、漂移等壁壘制約，普遍在10~20%之間。

悟通的離電式傳感器已將這一數(shù)值控制在5%以內(nèi)，部分帶量產(chǎn)的產(chǎn)品能夠做到低至2%。我國高端傳感器領(lǐng)域發(fā)展較晚，更多關(guān)注的是靈敏度、量程、響應(yīng)時(shí)間，在穩(wěn)定性和蠕變上關(guān)注不足。為此，我們牽頭編寫了薄膜壓力傳感器穩(wěn)定性與抗蠕變的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也在深度參與多項(xiàng)薄膜相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定，推動行業(yè)規(guī)范化發(fā)展。

多元場景驗(yàn)證：儲能與醫(yī)療領(lǐng)域的實(shí)戰(zhàn)突破

除機(jī)器人觸覺領(lǐng)域，悟通還布局了儲能、醫(yī)療兩大核心業(yè)務(wù)板塊，用嚴(yán)苛場景驗(yàn)證傳感器性能：

儲能領(lǐng)域：首次將力學(xué)參量引入電池管理系統(tǒng)，通過壓力信號實(shí)現(xiàn)鋰離子電池安全預(yù)警，較傳統(tǒng)方式提前30-50分鐘，已通過電池模組3000牛初始預(yù)緊力下蠕變、漂移、電磁干擾等復(fù)雜工況下的技術(shù)性能指標(biāo)驗(yàn)證;

醫(yī)療領(lǐng)域：數(shù)字化關(guān)節(jié)平衡感測儀通過離電傳感器量化膝關(guān)節(jié)手術(shù)中的力變化，為醫(yī)生提供直觀數(shù)據(jù)參考，解決了傳統(tǒng)手術(shù)依賴主觀經(jīng)驗(yàn)的痛點(diǎn)，大幅提升手術(shù)成功率與術(shù)后效果。相較于國外同類競品，性能領(lǐng)先一代，終端價(jià)格降低75%。

悟通是一家深度融合前沿材料、傳感制備與下游產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的全棧感知技術(shù)企業(yè)。我們并非對現(xiàn)有產(chǎn)品做二次迭代，而是從材料研發(fā)、封裝工藝到下游應(yīng)用，構(gòu)建了全鏈條自主研發(fā)與商業(yè)化能力。

自2023年8月成立以來，悟通已實(shí)現(xiàn)快速成長，獲得多項(xiàng)機(jī)器人、醫(yī)療行業(yè)榮譽(yù)，客戶覆蓋機(jī)器人標(biāo)桿企業(yè)、新能源國央企、車企、醫(yī)械上市公司以及科研院所等數(shù)十家機(jī)構(gòu)。希望今天的分享能給各位企業(yè)家?guī)�來新的啟發(fā)，也期待未來能有機(jī)會為大家提供服務(wù)。謝謝大家!