具身智能的“触觉觉醒”:触觉传感器行业格局、技术范式与投资机遇全景报告

具身智能的“触觉觉醒”:触觉传感器行业格局、技术范式与投资机遇全景报告

1. 核心观点

1.1 “iPhone 时刻”后的“触屏时刻”

如果在 2023-2024 年,大语言模型(LLM)为具身智能提供了“大脑”,视觉技术(Computer Vision)提供了“眼睛”,那么 2025-2026 年将是机器人“触觉觉醒”的元年。我们正处于一个类似于从功能机物理键盘向智能手机电容触控屏过渡的历史性时刻。对于人形机器人(Humanoid Robot)而言,视觉可以帮助它定位一个杯子,但只有触觉能让它在拿起杯子时既不捏碎它,也不让其滑落。

VestLab 核心判断: 触觉传感器(Tactile Sensor)及电子皮肤(E-Skin)是具身智能从“表演展示”走向“工业落地”的最后其实一公里。随着特斯拉 Optimus、Figure AI 等头部玩家进入量产前夜,高分辨率、多模态、大面积的触觉感知系统将迎来类似 2010 年代智能手机摄像头的 J 型增长曲线。

1.2 关键投资逻辑

从“位置控制”到“力控”的范式转移: 传统的工业机器人在结构化环境中依靠预编程的位置控制运行。具身智能需要在非结构化环境(家庭、物流杂乱场景)中作业,这要求机器人具备“力位混合控制”能力。触觉传感器是这一控制闭环中不可或缺的反馈单元,其价值量将从目前的辅助地位跃升至核心地位。

市场规模的认知差: 市场普遍关注目前仅 40 亿美元左右的传统触觉传感器市场,却忽视了人形机器人带来的增量爆发。根据测算,如果 2030 年人形机器人出货量达到百万台级,且单机触觉传感器价值量(包含灵巧手阵列及身体皮肤)维持在 3000-5000 美元区间,仅此细分赛道就将诞生百亿级美元的新市场,复合增长率(CAGR)将超过 40%,远超传统工业自动化的增速。

技术路线的收敛与分化: 行业正在经历类似于动力电池早期的技术路线之争。压阻式(Piezoresistive)凭借成本优势主导“皮肤”市场;电容式(Capacitive)和磁敏式(Magnetic/Hall)在灵巧手尖端竞争;视触觉(Optical/GelSight)虽然性能极致,但仍受限于体积和算力。我们认为,“多模态融合”(Multimodal Fusion)是终局,即单一传感器同时感知压力、温度、滑移和纹理。

中国供应链的 Alpha 机会: 虽然美国在算法(Sim-to-Real)和高端传感器机理(如 GelSight)上领先,但中国企业正在利用强大的消费电子和材料学供应链优势,快速攻占中高端市场。特别是在柔性电子材料、微纳传感器制造、阵列化工艺方面,以汉威科技、福莱新材、昊志机电为代表的中国玩家正在复制光伏和锂电的国产化替代逻辑。

1.3 建议关注标的

  • 稳健底仓(Anchor): 汉威科技 (300007.SZ) —— 国内气体传感器龙头跨界,子公司能斯达在柔性压阻传感器领域技术成熟,已进入头部机器人厂商供应链,确定性最高。
  • 高弹性标的(High Beta): 福莱新材 (605488.SH) —— 从功能膜材料向柔性传感器激进转型,设立美国研发中心对标硅谷前沿技术,具备极高的期权价值。
  • 产业链集成(Integration): 昊志机电 (300503.SZ) —— “减速器+传感器”一体化布局,解决机器人关节的核心痛点,具有极强的客户粘性。
  • 全球视野(Global Hedge): 特斯拉 (TSLA) —— 行业标准的制定者;Interlink (LINK) —— 压阻技术老牌劲旅。

2. 宏观背景:具身智能的时代召唤

2.1 莫拉维克悖论的破解

人工智能领域著名的“莫拉维克悖论”(Moravec's Paradox)指出:让计算机在智力测试或下棋中击败人类相对容易,但要让它们具备一岁小孩般的感知和行动能力却极其困难。过去十年,深度学习基本解决了视觉和听觉问题,但触觉(Haptics/Tactile)依然是短板。

在宏观经济层面,全球主要经济体面临劳动力结构性短缺。中国工信部发布的《人形机器人创新发展指导意见》明确提出,到 2025 年要初步建立人形机器人创新体系,2027 年形成安全可靠的产业链供应链体系。这一顶层设计将具身智能提升到了与新能源汽车同等的战略高度。

2.2 具身智能的“感官拼图”

目前的机器人大多是“盲人”或“麻木者”。

  • 视觉(Vision): 解决了“Where is it?”(它在哪里)和“What is it?”(它是什么)。
  • 触觉(Tactile): 解决“How is it?”(它是什么状态)。物体是软是硬?表面是粗糙还是光滑?抓握力度是否足够?是否正在发生滑移?

如果没有触觉,机器人只能通过视觉估算物体的物理属性,这种估算在面对透明物体(玻璃杯)、柔性物体(衣物)或被遮挡物体时往往失效。因此,触觉传感器不仅是硬件,更是数据入口,是训练下一代“世界模型”(World Model)的关键数据源。


3. 行业全景与市场规模测算

3.1 市场规模的层次化解析

投资者在阅读市场报告时常会感到困惑,因为不同机构对“触觉传感器”的定义不同。我们需要将其拆解为三个层次:

L1:传统工业触觉市场

  • 定义: 包含工业机械臂末端的力矩传感器、汽车座椅压力传感器、医疗设备传感器。
  • 规模与增速: 根据 Mordor Intelligence 数据,2025 年规模约 40.1 亿美元,预计 2030 年达到 83.7 亿美元,CAGR 约为 15.86%。
  • 驱动力: 工业 4.0、微创手术机器人。这是一个稳健增长的 Beta 市场。

L2:电子皮肤(Electronic Skin)市场

  • 定义: 柔性、可延展、大面积的传感网络,既用于机器人体表,也用于可穿戴设备和健康监测。
  • 规模与增速: Grand View Research 预测,2024 年规模为 108.7 亿美元,2030 年将达到 371 亿美元,CAGR 高达 23%。
  • 驱动力: 消费电子与机器人的双轮驱动。

L3:人形机器人专用触觉市场(核心增量)

  • 定义: 专为灵巧手(Dexterous Hand)和机器人全身覆盖设计的高密度阵列传感器。
  • 规模与增速: 这是一个从 0 到 1 的爆发性市场。虽然 Intel Market Research 给出的保守预测是 2024 年 1.68 亿美元,但考虑到 DataM 对人形机器人整体市场 29.5% 的增速预测,以及 BCC Research 给出的 42.8% 的激进预测,VestLab 认为该细分赛道在未来五年将经历最剧烈的增长。
  • 量价模型: 假设 2030 年全球人形机器人销量 200 万台(参考特斯拉及高盛预测),单机触觉成本(灵巧手 x2 + 躯干皮肤)约 2000 美元(随着量产成本下降),仅此一项即对应 40 亿美元 的新增市场,完全重塑现有格局。

3.2 区域格局:东风压倒西风?

  • 亚太地区(APAC): 目前占据全球 46.19% 的市场份额。中国不仅是最大的应用市场(工业自动化),更是最大的生产基地。由于触觉传感器(特别是柔性类型)涉及复杂的材料工艺和非标制造,中国的供应链响应速度优势明显。
  • 北美地区: 占据技术高地。MIT、斯坦福等高校衍生出的企业(如 GelSight, SynTouch)掌握着最前沿的专利。特斯拉的擎天柱(Optimus)项目正在重新定义供应链标准。
  • 欧洲: 在传统的刚性力传感器(如六维力传感器)领域依然强势(如德国 Weiss Robotics),但在柔性电子皮肤领域稍显滞后。

4. 技术演进与核心壁垒 (Deep Dive)

触觉传感器并非单一技术,而是多种物理效应的集合。理解不同技术路线的优劣是判断投资价值的前提。

4.1 压阻式 (Piezoresistive):性价比之王

  • 原理: 利用导电橡胶、导电油墨或织物,当受到压力时材料形变,导电通路增加,电阻降低。
  • 技术特点:
    • 优点: 结构简单,信号读出电路(Readout IC)成熟,易于制成大面积柔性阵列,成本极其低廉(可低至几美元)。
    • 缺点: **迟滞现象(Hysteresis)**严重,即按压后回弹慢,导致快速连续抓取时信号失真;温漂大,对温度敏感。
  • 行业地位: 目前是**电子皮肤(躯干、手臂覆盖)**的主流选择。
  • 关键玩家: Tekscan(美国)、Interlink(美国)、汉威科技/能斯达(中国)。

4.2 电容式 (Capacitive):高灵敏度的捕手

  • 原理: 平行板电容器原理,压力改变极板间距,从而改变电容值。
  • 技术特点:
    • 优点: 灵敏度极高(可检测羽毛重量),动态响应好,具备**“非接触感知”(Proximity)**能力(利用边缘电场检测接近物)。
    • 缺点: 容易受到**电磁干扰(EMI)**的影响。人形机器人体内遍布大功率电机和线束,电磁环境极其恶劣,这需要极其昂贵的屏蔽设计;布线复杂(Crosstalk)。
  • 行业地位: 适用于指尖等需要极高精度的部位,但需解决抗干扰问题。
  • 关键玩家: SynTouch(美国)、XELA Robotics。

4.3 光学/视触觉 (Optical/GelSight):极致分辨率的未来

  • 原理: 在透明弹性体(硅胶)内部嵌入摄像头,弹性体表面涂有标记点。当接触物体时,弹性体形变,内部摄像头拍摄标记点的位移,通过算法反算出力和纹理。
  • 技术特点:
    • 优点: 分辨率极高(像素级),能清晰识别纹理、滑移、剪切力。数据天然适配计算机视觉算法(CNN/Transformer)。
    • 缺点: 体积大(摄像头需要焦距),功耗高(图像处理耗电),且硅胶表皮容易磨损(寿命短)。
  • 行业地位: 目前主要用于实验室科研和高端抓取测试,难以直接用于追求轻薄和耐用的量产人形机器人指尖,但正在向薄膜化方向演进(如 Digit 传感器)。
  • 关键玩家: GelSight(美国)、Meta (Digit)、帕西尼感知(中国)。

4.4 压电/摩擦电 (Piezoelectric/Triboelectric):动态感知的补充

  • 原理: 只有在受力变化时才产生电荷。
  • 技术特点: 极其擅长检测高频振动(如物体滑落瞬间的微小震动,或物体表面的粗糙度),但无法检测静态力(即稳拿物体时没有信号)。通常作为辅助传感器与压阻/电容配合使用。

4.5 电子皮肤(E-Skin)的终极形态:多模态融合

未来的方向不是单一传感器,而是多模态融合(Multimodal Fusion)。即在一张柔性薄膜上,同时集成压阻(测压)、热敏电阻(测温)、电容(测接近)。

  • 技术壁垒:
    • 材料配方: 如何保证在反复拉伸(机器人握拳)下,导电性能不衰减?这涉及到纳米材料(碳纳米管、银纳米线)在聚合物基体中的逾渗阈值设计。
    • 信号解耦: 压力和温度往往会同时影响电阻,算法必须能区分出哪些变化来自压力,哪些来自温度。
    • 布线(Wiring Issue): 一只手可能有数千个触点,如何将这么多信号线引出而不影响关节运动?解决方案包括存内计算(In-sensor Computing)或串行总线技术。

5. 供应链深度拆解:从分子到模块

5.1 上游:材料与核心元件

  • 柔性基底(Substrate): 主要是 PDMS(聚二甲基硅氧烷)和 PI(聚酰亚胺)。全球龙头:陶氏化学(Dow Corning)、瓦克化学(Wacker)占据高端医疗级硅胶市场。国产替代:随着光伏和锂电隔膜技术的发展,中国企业在功能性薄膜上进步神速。福莱新材正是利用其在功能性涂布复合材料上的积累,切入柔性传感器基底市场。
  • 导电材料(Conductive Materials): 决定传感器灵敏度和寿命的关键。技术路线:传统的碳浆/银浆逐渐向纳米银线(AgNW)、碳纳米管(CNT)和石墨烯过渡,以获得更好的透光性和耐弯折性。供应商:贝特利(Betely)、宏武纳米等中国企业提供关键的导电油墨和纳米粉体。

5.2 中游:传感器模组制造

这是价值量最集中的环节,也是上市公司布局最密集的区域。

  • 制造工艺:
    • 丝网印刷(Screen Printing): 类似于印刷报纸,适合大规模、低成本制造压阻式传感器。汉威科技(能斯达)精于此道。
    • MEMS 工艺: 利用半导体微纳加工技术,精度高但成本高。
    • 3D 打印/增材制造: 适合制造非平面的、贴合机器人手指曲面的传感器。
  • 核心竞争力: 不仅仅是造出来,更在于标定(Calibration)。每个柔性传感器的性能都有差异,需要通过自动化设备进行一致性筛选和校准。谁拥有大规模的自动化标定产线,谁就有真正的量产能力。

5.3 下游:灵巧手与整机集成

  • 灵巧手(Dexterous Hands): 触觉传感器的直接载体。
    • 特斯拉 Optimus Gen 2:采用 11 自由度灵巧手,指尖集成定制触觉传感器。
    • Unitree (宇树科技):其 G1 机器人标配 3 指或 5 指灵巧手,采用阵列式触觉传感器。
    • 腾讯/Shadow Robot/因时机器人:都在探索更复杂的触觉集成。
  • 集成挑战: 传感器必须不仅能测力,还要耐磨、防滑、甚至能自修复。

6. 范式转移:AI 驱动的硬件革命

为什么现在是投资触觉传感器的时机? 答案在于 AI 算法的突破对硬件提出了刚性需求。

6.1 视触觉 Transformer (Visuo-Tactile Transformers, VTT)

传统的机器人控制依赖于精确的建模(Model-based),而现代具身智能依赖于学习(Learning-based)。研究表明,将视觉信息(Vision)和触觉信息(Tactile)通过 Transformer 架构进行融合,可以显著提高机器人操作的鲁棒性。

案例: 当机器人试图在黑暗中抓取物体,或者物体被手掌遮挡时,视觉失效,此时触觉成为唯一的感知输入。VTT 模型通过“注意力机制”(Attention)动态分配视觉和触觉的权重。

数据飞轮: 要训练 VTT 模型,需要海量的包含触觉数据的操作数据集。这反向迫使机器人厂商在硬件上必须预埋高质量的触觉传感器,以便在部署后持续收集数据(Data Flywheel)。

6.2 从“被动感知”到“主动探索”

过去的机器人是被动的,等待指令。未来的具身智能是主动的(Active Perception)。它会像人类一样,通过挤压、摩擦、掂量物体来获取物理属性。这种“主动触觉探索”需要传感器具备高频动态响应能力,这将利好压电和高性能电容传感器技术。

6.3 Sim-to-Real 的鸿沟

在仿真环境中(Simulation)训练机器人很容易,但模拟“软体接触”极其消耗算力且不准确。因此,产业界越来越倾向于在真实世界中收集触觉数据,或者开发更高保真度的触觉仿真器。这对高一致性、低漂移的传感器提出了极高要求。


7. 重点关注个股深度分析

基于上述逻辑,我们对 A 股及相关市场的核心标的进行深度扫描。

7.1 汉威科技 (300007.SZ):稳健的领跑者

  • 基本面: 国内气体传感器绝对龙头,市值约 40-50 亿人民币,营收 20 亿+。
  • 触觉逻辑: 旗下子公司**苏州能斯达(Nengsda)**是国内最早布局柔性微纳传感器的企业之一。
  • 技术壁垒: 掌握了柔性压阻、压电、电容三大技术路线,拥有年产 1000 万支柔性传感器的产业化能力。
  • 客户进展: 2024 年半年报显示,传感器业务增长 20.98%,且在具身智能领域已与近 30 家厂商合作,实现小批量供货。投资了上海开普勒机器人,打通了下游整机渠道。
  • VestLab 评价: 确定性最强的“铲子股”。即便人形机器人爆发延后,其在消费电子和医疗健康领域的存量业务也能提供安全垫。

7.2 福莱新材 (605488.SH):激进的跨界黑马

  • 基本面: 主营功能性涂布复合材料(如广告喷墨材料、标签材料),市值较小,弹性大。
  • 触觉逻辑: 公司将柔性传感器作为第二增长曲线。2025 年发布了第二代柔性触觉传感器,宣称实现了“真柔性”和“三维力感知”,并建立了首条中试产线。
  • 海外布局: 设立美国子公司 Apex Sensing,直接对接硅谷的具身智能创新中心(如 Tesla, Figure, OpenAI)。这显示了公司不满足于做低端代工,而是意图进入高端供应链。
  • 订单验证: 已向灵心巧手交付 1000 套传感器,标志着从研发走向商业化落地。
  • VestLab 评价: 高风险高收益。如果其美国子公司能切入特斯拉或 Figure 的供应链,估值逻辑将完全重构。需密切关注其柔性传感器业务的营收占比提升情况。

7.3 昊志机电 (300503.SZ):核心零部件的一站式平台

  • 基本面: 电主轴龙头,涉足谐波减速器。
  • 触觉逻辑: 机器人关节需要力矩传感器(Torque Sensor)来实现柔顺控制。昊志机电提出了“关节+传感器”一体化方案,其六维力传感器和关节模组已送样给头部人形机器人厂商。
  • 技术相关性: 虽然主力是关节力矩传感器(属于广义触觉),但其在精密制造和标定上的积累,使其容易拓展至指尖触觉阵列。
  • VestLab 评价: 核心零部件集成的逻辑顺畅。人形机器人整机厂倾向于采购集成了传感器和驱动器的“智能关节”,昊志机电正符合这一趋势。

7.4 宇树科技 (Unitree) & 帕西尼感知 (PaXini) & 优必选 (Ubtech)

  • 宇树科技(未上市): 价格屠夫。其 G1 机器人的量产证明了国产触觉传感器已经达到了“可用”且“廉价”的临界点。
  • 帕西尼感知(未上市): 技术流。源自早稻田大学,专注于多维触觉传感器和灵巧手,是国内少有的在触觉芯片和算法上有深厚积累的公司。
  • 优必选 (9880.HK): 港股人形机器人第一股。Walker S 进入蔚来工厂实训,对工业级触觉传感器的需求最迫切。

8. 风险提示与挑战

尽管前景广阔,但投资者需警惕以下风险:

  • 耐用性瓶颈(Durability): 这是一个物理学难题。机器人的“皮肤”在工厂环境中频繁接触粗糙表面,极易磨损。目前的硅胶材料寿命远不如金属。如果每工作 100 小时就需要更换皮肤,将极大增加运营成本(Opex)。这也可能催生出“耗材模式”的商业机会。
  • 量产一致性(Consistency): 柔性材料的蠕变特性导致传感器在长时间使用后信号漂移。如果无法通过算法完美补偿,机器人的操作精度将随时间下降。
  • 技术路线被颠覆: 如果特斯拉 Optimus 最终采用了纯视觉方案(通过观察指尖皮肤的形变来间接推算力,而不使用电子传感器),或者采用了某种革命性的新型传感器,目前押注压阻/电容路线的厂商将面临归零风险。
  • 地缘政治与供应链脱钩: 高端传感器芯片(ADC转换芯片)和某些特种导电材料可能面临出口管制。

9. 结论:拥抱“有感”的未来

我们正处在从“机器自动化”向“具身智能”跃迁的前夜。触觉传感器将是这一跃迁中增长最快、爆发力最强的细分赛道之一。

对于投资者而言,当下的策略应当是:

  1. 紧盯龙头: 关注汉威科技在头部客户的导入情况,它是行业的风向标。
  2. 博取弹性: 适当配置福莱新材等激进转型的材料厂商,博取技术突破带来的超额收益。
  3. 关注集成: 昊志机电等能提供“关节+感知”一体化方案的企业具有更强的产业链话语权。

机器人不再冰冷,它们正在获得触觉。这不仅是技术的胜利,更是资本的盛宴。


附表 1:主流触觉传感器技术路线对比

技术路线核心原理优点缺点典型应用场景代表企业
压阻式压力导致电阻变化成本低、结构简单、量产成熟迟滞大、温漂严重电子皮肤、大面积覆盖汉威科技、Tekscan
电容式压力导致电容变化灵敏度高、响应快、可测接近易受电磁干扰、布线复杂灵巧手指尖、精细操作SynTouch、XELA
光学/视触觉摄像头拍摄形变分辨率极高、信息丰富体积大、功耗高、寿命短实验室科研、精密检测GelSight、帕西尼
压电式受力产生电荷动态响应好、测滑移无法测静态力、热释电干扰辅助滑移检测加上压阻组合使用-

附表 2:重点关注上市公司估值与业务占比(2025E)

代码公司名称核心业务触觉/机器人业务状态投资评级
300007.SZ汉威科技气体传感器子公司能斯达已小批量供货,技术最成熟买入 (Buy)
605488.SH福莱新材复合材料设立美国研发中心,发布二代产品,送样验证中增持 (Overweight)
300503.SZ昊志机电电主轴关节力矩传感器已送样头部客户增持 (Overweight)
603683.SH晶华新材胶粘材料子公司布局柔性传感器及关键粘接材料中性 (Hold)

(数据来源:各公司公告、VestLab 整理)

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