具身智能触觉传感器全景调研
一、为什么具身智能需要"触觉"
- 具身智能强调"身体-环境-任务"闭环，90 %以上的人类任务依赖手-眼-触觉协同。
- 视觉只能给出"宏观引导"，精细抓取、滑移检测、材质辨识等必须依靠触觉。
- 触觉提供毫秒级力/力矩反馈，是实现"自适应力控"与"安全人机协作"的唯一途径。
二、主流触觉传感技术路线
| 技术 | 原理 & 特点 | 空间分辨率 | 力维数 | 优点 | 缺点/瓶颈 | 代表企业/产品示例 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 电容式 | 外力→极板间距/面积变化→ΔC；阵列化容易，可测三维力、接近觉 | 100-500 µm | 3-6 | 灵敏、易阵列、成本低 | 温漂、高湿环境漂移 | 墨现科技指腹传感器 |
| 压电式 | 外力→压电材料电荷极化→电压输出；宽带、高信噪比 | 1-2 mm | 1-3 | 动态响应快、线性好 | 低频/静态力响应差、电荷放大复杂 | Novasentis CLIC 1010 |
| 压阻/电阻式 | 力→电阻率变化→ΔR；结构简单 | 0.5-2 mm | 1-3 | 成本低、工艺成熟 | 迟滞大、寿命有限 | 汉威科技-能斯达 |
| 视触觉 | 软胶接触→表面形变→摄像头/光纤成像→深度学习反推力/滑移/纹理 | 10-50 µm | 3-6 | 超高分辨率、可同时输出几何与力信息 | 体积大、易受光照影响 | 戴盟DM-TacW 4万单元/cm² |
| 磁式/霍尔 | 力→磁场变化→霍尔电压；过载能力强、耐温 | 0.2-1 mm | 3-6 | 抗干扰、鲁棒 | 需永磁体、体积偏大 | Tekscan FlexiForce |
| 光纤/声学 | 力→微弯损耗或声阻抗变化；柔性好、EMI免疫 | 100 µm | 1-3 | 可嵌入软体机器人 | 系统复杂、成本高 | Gamboa Montero 声学皮肤 |
三、关键性能指标与行业天花板
- 空间分辨率：人手约 240 单元/cm²；戴盟 DM-TacW 已达 40,000 单元/cm²。
- 三维力检测：指尖必须输出 Fx/Fy/Fz 及 Mx/My/Mz（六维），目前六维力传感器价格约 2 万元/只。
- 响应带宽：压电/视触觉方案可达 1 kHz，满足动态抓取与振动辨识。
- 集成度：帕西尼 DexH13 单手 1140 个 ITPU 单元，已可批量贴片；电子皮肤正从"点式"走向"整面覆盖"。
四、产业地图与最新产品
1、国内赛道图：
| 公司/机构 | 技术路线 | 2025 年最新产品 | 关键参数 | 量产/落地状态 | 典型客户/场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| 戴盟机器人 | 视触觉（光场成像） | DM-Tac W | 40 000 单元/cm²；1 kHz 采样；可测 3D 力/滑移/纹理 | 已公开销售，小批量交付 | 联想制造即服务、上汽、医疗柔性装配 |
| 戴盟机器人 | 视触觉五指手 | DM-Hand1 | 毫米级厚度；五指 15 DoF；力-位混合控制 | 与 DM-Tac W 同步上市 | 3C 装配、实验室自动化 |
| 戴盟机器人 | 可穿戴遥操作 | DM-EXton | 54 DoF；800 Hz；30 m 无线；2.5 kg | 开放 SDK，适配 UR、Franka、Diana 等主流本体 | 数据工厂、远程医疗 |
| 帕西尼感知 | ITPU 电容式 | PX-6AX（六维）/ PX-3AX（三维） | 0.01 N 分辨率；120 Hz；可弯折 10 万次 | 年产 50 万片产线已点亮 | TOR A-ONE 人形机器人、京东物流仓 |
| 帕西尼感知 | 整机/灵巧手 | DexH13 手 | 单手 1140 触觉单元；16 DoF；±20 N 量程 | 2025 Q3 小批量，单价 8 k 元 | 精密装配、医疗辅具 |
| 墨现科技 | 电容式柔性阵列 | 指腹传感器 V3.0 | 0.3 mm 厚；3D 力；IP67 | 月出货 3 万片，良率 92 % | 服务机器人、VR 手套 |
| 汉威-能斯达 | 压阻+电容混合 | FSA-16 系列 | 16×16 mm；256 点；5 V 单电源 | 1000 万支/年柔性产线 | 智能床垫、汽车座椅压力分布 |
| 钛深科技 | 柔性离电式 (FITS) | Tac-Skin Ultra | 0.05 mm 厚；信噪比 60 dB；透明可拉伸 | 与小米 CyberDog3 预研中 | 仿生皮肤、可穿戴检测 |
| 纽迪瑞 (NDR) | 电容式 | NDR-Touch F | 0.4 mm 厚；可测剪切力；-20~60 ℃ | 2025 Q2 车规级认证 | 新能源汽车座舱交互 |
| 苏州能斯达 | 压阻/电容/压电全柔性 | 电子皮肤 e-Skin Pro | 可卷曲 2 mm 半径；温度-力双模 | 柔性传感器年产 1000 万片 | 医疗康复、软体机器人 |
| 柯力传感 | MEMS 六维力 | KLM-6F-100N | 量程 100 N；分辨率 0.2 %F.S.；EtherCAT | 研发验证阶段 | 协作机器人末端 |
| 灵动佳芯 | MEMS 电容阵列 | Tac-Matrix 128×128 | 0.8 mm 间距；片上 ADC；SPI 输出 | Pre-A 轮后建线，2025 Q4 试产 | 人形机器人全身电子皮肤 |
2、国际对照表
| 公司 | 国家 | 产品 | 技术亮点 | 2025 年公开报价 | 供货周期 |
|---|---|---|---|---|---|
| GelSight Inc. | 美国 | GelSight Mini | 视触觉 2 µm 分辨率；USB-C 即插即用 | USD 2 190 | 现货 4-6 周 |
| PPS (Pressure Profile) | 美国 | Tactilus® Flex | 柔性电容 1024 单元；180 mm×180 mm | USD 5 500 起 | 8-10 周 |
| Tekscan | 美国 | FlexiForce A401 | 压阻式 0.2 N 分辨率；0.2 mm 厚 | USD 49/片 | 现货 |
| JDI | 日本 | Tactile 3D Sensor | 压电薄膜 100 µm 分辨率；SPI 输出 | JPY 30 000/片 | 6 周 |
| Novasentis | 美国 | CLIC 1010 | 压电薄膜 50 µm；可弯折 2 M 次 | USD 15/片（10 k 批量） | 4 周 |
3、2025 年新发布/即将发布的大件
- 戴盟 DM-Family（DM-Tac W + DM-Hand1 + DM-EXton）
• 打通"高分辨率触觉→五指灵巧手→无线遥操作数据闭环"，开发者可 3 天完成"端到端模仿学习"Demo 。 - 帕西尼 TORA-ONE 人形机器人（全身 4000+ ITPU 单元）
• 京东领投 A 轮 8 月交割；计划 2025 Q4 在京东亚洲一号仓进行 24h 拣货压力测试 。 - 柯力传感 MEMS 六维力/触觉融合模块
• 与北理工合作，面向 2026 人形机器人国家专项，2025 Q3 出 β 版 。 - 灵动佳芯 Tac-Matrix 128×128 电子皮肤开发板
• 2025 年 9 月世界机器人大会首次公开展示，配套 ROS2 & Isaac Sim 插件 。
4、落地案例速览
• 上汽通用：开普勒 K2 "大黄蜂"双臂 30 kg 负载，末端 25 点触觉阵列完成汽车座椅缝线检测 。
• 迪比科能源：阿米奥 AmigosBot + 钛深 FITS 皮肤，实现 3C 产线换型时间由 2 h 压缩到 15 min 。
• 京东物流：帕西尼 DexH13 手 + OmniVTLA 模型，在麻袋拆垛场景"盲抓"准确率 99.2 % 。
• 联想南方基地：戴盟 DM-Hand1 + DM-EXton 采集 200 h 精密装配数据，训练后直通率提升 18 % 。
五、软件与数据层
- 数据集：
• DIGIT-pushing、GelSight-Video、Penn Haptic Texture 等公开触觉数据集；
• 国内帕西尼、戴盟已自建"百万级触觉-视觉-动作"同步数据集（未公开）。 - 算法：
• CNN+LSTM 做滑移检测；
• NeRF+GelSight 融合实现"触觉-视觉几何联合重建"；
• 强化学习 + 触觉奖励函数完成"盲盒抓取"成功率>95 %。
六、成本与商业落地节奏
| 部件 | 2024 价格 | 2025 目标价 | 2026 展望 | 驱动因素 |
|---|---|---|---|---|
| 电容式触觉阵列(1 cm²) | ¥300-500 | ¥80-120 | <¥50 | CMOS-MEMS 规模量产、良率提升 |
| 六维力传感器(指尖级) | ¥20,000 | ¥8,000 | ¥3,000 | 陶瓷应变片+ASIC 集成、标定自动化 |
| 视触觉模组(含镜头) | ¥1,200 | ¥400 | ¥150 | 手机摄像头供应链外溢、软胶模具标准化 |
七、挑战与发展趋势
- 物理-数据-任务联合仿真：急需高保真"触觉-视觉-动力学"统一仿真器，降低试错成本。
- 标准化接口：目前各家 SPI/I²C/UDP 协议不统一，2025 年 IEEE P2848《Tactile Sensor Interface》草案发布。
- 新材料：石墨纳米片/PU 复合导电橡胶、离子凝胶、可拉伸金纳米线电极，将分辨率推向 1 µm。
- 能量-数据混合采集：通过压电/摩擦电"自供能"减少布线，提升柔性。
- 具身智能"感知-控制"一体化芯片：把传感阵列、ADC、微控制器、TinyML 推理单元封装在 2 mm×2 mm SIP。
参考链接
- JEF 工业 AI 专家日纪要：灵巧手触觉感知 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU0MzkwMzQ5NQ==\&mid=2247515472
- 首届机器人全产业链接会 FAIRplus2025 纪要（PDF） https://pdf.dfcfw.com/pdf/H3_AP202505061668404879_1.pdf
- 腾讯网：触觉传感器让硅基生物具备人类感知能力 https://news.qq.com/rain/a/20250801A02ERW00
- 东吴证券传感器深度 2025-05-30 https://www.cnenergynews.cn/jinrong/2025/05/30/detail_20250530214280.html
- 北京·中国第二届人形机器人与具身智能产业大会纪要 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIwOTA4Mjg4NA==\&mid=2650181645
- 东南大学具身智能机器人创新调研纪要 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5NDczODA1Mg==\&mid=2247495488