从科幻到现实，柔性传感器如何塑造人机交互与智能设备未来

在科技飞速发展的当下，人形机器人正逐渐从科幻设想走进现实生活。作为人机交互和自动化领域的关键角色，人形机器人的发展水平标志着一个国家科技实力的高低。而触觉感知作为人类与外界交互的重要方式，对于人形机器人实现高度智能化和拟人化至关重要。柔性传感器的出现，为人形机器人的触觉感知带来了革命性的变化，使其能够更精准、自然地与环境和人类进行互动。

一、柔性传感器工作原理

柔性传感器是一类能够在弯曲、折叠、拉伸等形变状态下仍保持稳定性能的传感器。其工作原理基于材料在受到外界刺激（如压力、温度、湿度等）时，物理或化学性质发生变化，进而转化为可检测的电信号、光信号等。例如，电阻式柔性传感器通过材料电阻值随压力变化来检测压力大小；压电式柔性传感器则利用材料的压电效应，在受到压力时产生电荷输出。

柔性传感器的制作工艺：

二、柔性传感器相较于传统传感器的优势

与传统刚性传感器相比，柔性传感器最大的优势在于其卓越的柔韧性。它能够轻松贴合各种不规则形状的表面，甚至在物体发生动态形变时也能持续稳定地工作。例如，在可穿戴设备中，柔性传感器可以舒适地贴合人体皮肤，实时监测人体的生理信号，如心率、血压、体温等，而不会给用户带来任何不适或影响设备的正常运行。在工业领域，它能够安装在机械手臂的关节处，随着手臂的运动而弯曲变形，准确感知关节的运动状态和受力情况，为精确控制提供关键数据支持。

三、柔性传感器是赋予机器人或灵巧手感知力的关键

电子皮肤需要模拟人类皮肤的触觉、感知能力，而柔性传感器能检测压力、温度、湿度、化学物质等，将这些物理或化学信号转化为电信号，为机器人提供与外界交互的基础。例如，通过压阻效应、电容效应等，柔性传感器可感知压力大小及形变，通过温度和湿度检测功能转换环境中的相关变化，还能感知物体性质并转化为电信号。同时，柔性传感器的性能直接影响电子皮肤的整体表现。

目前市场上主流的柔性传感器技术路线有五种，分别是电阻式、电容式、压电式、光学式和霍尔效应传感器。

1.电阻式柔性传感器 (Resistive Flexible Sensor)

电阻式柔性传感器通过检测导电材料在受力或变形时的电阻变化来工作。当传感器弯曲、拉伸或受压时，其内部导电路径的长度和截面积发生改变，导致电阻值变化。通过测量电阻的变化量，可以推算出施加在传感器上的力或形变。这种传感器结构简单、响应迅速，常用于可穿戴设备、电子皮肤以及机器人触觉系统。

2. 电容式柔性传感器 (Capacitive Flexible Sensor)

电容式柔性传感器依赖于电容变化原理工作。它通常由两层导电电极与中间的柔性绝缘介质构成。当传感器弯曲、拉伸或受压时，电极间的距离或重叠面积发生变化，从而改变电容值。通过检测电容变化，可以精确地测量应变或压力。电容式柔性传感器具有高灵敏度和低功耗的优点，适合精密压力检测与手势识别等应用。

3. 压电式柔性传感器 (Piezoelectric Flexible Sensor)

压电式柔性传感器利用压电效应，即在受力或机械应变时产生电荷信号的特性。当传感器受到压缩、拉伸或弯曲时，压电材料内部的电偶极矩发生变化，从而在电极上产生电压输出。通过测量该电压，可以监测力、振动或冲击。压电式柔性传感器响应快、频率范围宽，常用于振动监测、触觉传感以及动态压力检测。

4. 光学式柔性传感器 (Optical Flexible Sensor)

光学式柔性传感器通过光学信号变化来实现测量。它通常由光源、柔性光导管或光纤以及光探测器组成。当传感器弯曲、拉伸或受压时，光在光导体内的传播路径、强度或干涉条件发生改变，导致探测到的光信号变化。通过分析光信号的变化，可以推算出施加的力、位移或应变。这类传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高的优点，适合医疗监测和可穿戴设备。

5. 霍尔效应柔性传感器 (Hall Effect Flexible Sensor)

霍尔效应柔性传感器基于霍尔效应原理工作，即导体或半导体在磁场作用下会产生与电流垂直的电压。柔性霍尔传感器通常将磁性材料或微型磁铁集成到柔性基底上，当传感器弯曲或移动时，磁场分布发生变化，导致输出电压变化。通过检测电压变化，可以测量位移、角度或力。霍尔效应柔性传感器广泛应用于智能可穿戴、机器人定位和手势识别等领域。

1.国际巨头占优，国产力量崛起加速产业格局重构

柔性触觉传感器行业技术壁垒相对较高，研发周期长，市场格局较为集中，高端产能被国外企业占据。根据 QYReaearch 数据，2022 年全球柔性触觉传感器市场排名 TOP5 的厂商主要包括 Novasentis、Tekscan、Japan Display Inc. (JDI)、Baumer、Fraba，合计占有大约 57.1% 的市场份额。而随着人形机器人产业的蓬勃发展，柔性传感器作为核心部件之一，市场前景广阔，国内企业也在积极布局这一领域。汉威科技、申昊科技、柯力传感、福莱新材、帕西尼、纽迪瑞、钛深科技、埔慧科技等多家公司已在柔性传感器领域积极行动，通过技术研发、产业合作、生态构建等多种方式，抢占市场先机。

尽管当前国际巨头在柔性触觉传感器市场占据主导地位，但国内企业的加速布局正为行业注入新的活力。随着技术研发的持续深入和产业链协同的不断加强，国内企业有望在核心技术上实现突破，逐步打破国际垄断格局，推动全球柔性触觉传感器市场形成多元竞争、创新共进的态势，为人形机器人等下游产业的发展提供更具性价比和适配性的核心部件支撑。

2.柔性传感器在多个领域获得广泛应用，市场规模逐年增长

在消费电子领域，柔性传感器为可折叠手机的屏幕触控、智能手表的健康监测提供了核心支撑；医疗保健领域，柔性材质与人体皮肤的高度兼容使其成为可穿戴设备的理想选择，从心率监测贴到智能绷带；汽车产业中，柔性传感器赋能车载交互系统升级，方向盘触控、座椅压力感应等应用提升驾驶体验；工业自动化领域，柔性传感器可贴合异形设备表面实现精准检测，在机器人抓取、流水线质量监控中发挥重要作用。多领域的协同渗透，正合力将柔性传感器变为智能时代最具增长潜力的细分赛道之一。

Data Bridge Market Research 数据显示，全球柔性传感器市场规模呈逐年上升态势，2022 年为基础规模，预计到 2029 年将达 90.4 亿美元 ，医疗及机器人等领域需求成为市场增长关键动力 。

图源：Data Bridge

3.从政策到应用：中国柔性传感器行业的现状与前景展望

随着国内制造业的升级以及智能化需求的增加，柔性传感器在各个领域的应用会不断增多。我国政府一直重视新材料、新能源、新技术等领域的发展，还出台了一系列支持政策。这些政策支持将进一步助力中国柔性传感器行业发展壮大。智研咨询的数据显示，中国柔性传感器行业市场规模增长速度较快，2022 年其市场规模为 21.12 亿元，市场主要分布在华北、中南、华东地区，占比分别为 19.84%、34.66%、27.79%。

图源：智研咨询

中国是全球最大的电子消费品市场之一，在智能手机、可穿戴设备、智能家居等消费电子产品中，柔性传感器的应用不断增加，而且在新兴领域也将有进一步的发展。比如，中国工业自动化、机器人技术的快速发展，会推动柔性传感器在工业应用中的增长。智研咨询的数据显示，2022 年中国柔性传感器需求量为 4923.1 万个，年产量为 1634 万个，国产化率也在逐步提升，2022 年中国柔性传感器的国产化率为 32.50%。

图源：智研咨询

随着科技的不断突破和各领域智能化需求的持续升级，柔性传感器作为连接物理世界与数字智能的关键桥梁，其发展正迎来前所未有的机遇。从赋能人形机器人实现类人触觉感知，到在消费电子、医疗保健、工业自动化等场景中发挥不可替代的作用，柔性传感器的应用边界不断拓展，市场规模也在政策支持与技术迭代的双重驱动下稳步增长。

尽管目前在高端材料一致性、长期可靠性等方面，国内与国际先进水平仍存在一定差距，但随着国产化率的逐步提升和研发投入的持续加大，这些瓶颈有望逐步突破。未来，随着多模态感知技术的深化、制作工艺的优化以及成本的合理控制，柔性传感器将更广泛地融入生产生活的方方面面，不仅推动人形机器人等前沿领域迈向更智能、更拟人化的新阶段，也将为人类构建更高效、更便捷、更具温度的智能交互世界注入核心动力。柔性传感器的发展，正书写着人机交互时代的新篇章，其潜力与价值必将在科技进步的浪潮中持续绽放。