一项新的特斯拉专利申请 US 2026/0310299 A1 展示了如何通过平面印刷和热成型工艺，为机器人指尖制造曲面触觉传感器

特斯拉 2026 年第三季度更新在第 6 页用一句话概括了这件事：“Optimus 已在弗里蒙特的高量产线上开始生产”。但在随后的财报电话会议上，话题转向了仍然困难的部分。Konstantinos Laskaris（特斯拉 Optimus 工程）称手部是最具挑战性的硬件领域之一（Motley Fool 文字记录）。Elon Musk 进一步缩小了范围：主要是手部，而且“尤其是手指”（EVwire 文字记录）。人类指尖柔软、弯曲且布满传感器，而且人体能够自我修复。机器人的身体则不能（EVwire 文字记录），因此机器人的指尖必须自行承受一切。指尖是圆的，所以覆盖其上的传感器也必须是圆的。如何在工厂里制造出这样的东西？

同月公布的一项特斯拉专利申请描述了方法。其标题以“可扩展制造方法”结尾。说明书称，构成触觉传感器（一种贴合曲面的触觉传感器）的层叠结构可以成型为机器人手掌或手指的几何形状，并可作为人形机器人的触觉“皮肤”[0035]。特斯拉的人形机器人是 Optimus，因此这种传感器可能适用于其指尖。我在早前的一篇文章中介绍了这两条制造路线，而本文则结合电话会议上的说法来解读它们。

简要版

这是一份已公开的申请（A1），审查仍在进行中。

1. 财报电话会议透露的信息并不乐观

公司文件将两件事并列陈述。Optimus 已在特斯拉的大批量产线上投产，特斯拉将继续对“硬件和制造工艺”进行迭代，同时表示已证明当前工艺适合商业化产品（2026 年第三季度更新，第 6 页）。也就是说，产线已在运转，但设计尚未冻结。在电话会议上，埃隆·马斯克表示，达到每周 2 万台的产能速度很可能至少需要一年，或许还要更久一些（Motley Fool 文字记录）。他说，原因是部分设计仍在变动（EVwire 文字记录）。电话会议点名的部分是手。Konstantinos Laskaris 表示，手比运动系统的执行器更复杂，并提到团队仍在开发定制齿轮（Motley Fool 文字记录）。

马斯克用一句话概括了手所需的条件：“要造出一只……在反复动作时不会损坏传感器的手很难”（Motley Fool 文字记录）。这同时提出了三项要求。手必须柔软，不能磨损，其传感器必须在反复使用中保持完好。该申请的图 1 展示了一只机械手（100），其以下表面设有触觉传感器：一个沿拇指布置（102A），一个横跨手掌（102B），一个位于食指（102C）[0039] [0040]。拇指传感器贴合拇指形状，手掌传感器覆盖手掌的大部分区域，从而感知整个手掌上的触碰 [0039]。同类传感器可以加装在手的任何部位 [0040]。电话会议标记为困难的部分——手——正是该申请附图所适配的部分：按手部曲线成形的 3D 触觉传感器 [0016] [0039]。

2. 同一问题，以说明书中的表述

申请的背景部分指出了两个问题[0032]。现有的触觉传感器是扁平且刚性的，因此无法贴合曲面，也无法安装在机械手上。现有的柔性传感器“缺乏机械稳定性”。因此，所陈述的目标是一种摆脱扁平、刚性形状、同时仍具备机器人所需机械稳定性的传感器[0033]。征集要求提出了一种柔软且耐久的手，而说明书将自身的一对目标——柔软但机械稳定——作为其目的，因此这两组表述可以并排对照。

每一行对应一层，图2按顺序展示了这三层：背衬材料、位于其上的曲面传感器，以及覆盖在传感器上的保护层[0042]、[0045]。背衬为传感器提供结构[0041]。它可以是刚性塑料或金属，也可以是泡沫、TPE或硅胶等柔软材料[0044]。保护层可以是泡沫、TPU、硅胶或TPE，其材料的选择使传感器在其下方保持柔顺性[0045]。申请描述了这些层及其材料。

3. 先平面印刷，再成形：“可规模化”涵盖什么

该申请的名称承诺了“可规模化的制造方法”，而权利要求1给出了顺序。在第一层塑料薄膜（基板）上制作电极，将该薄膜与隔膜以及带有自身电极的第二层薄膜堆叠，然后将整个堆叠体成形为3D形状（权利要求1）。在图3的示例中，薄膜起初为平片，堆叠体的成形在最后进行[0046] [0047]。

逐一来看，各步骤是这样的：

成形不会使两层电极错位。热成形后，下电极与上电极仍彼此相对，隔膜位于二者之间，这正是传感器能够以其3D形状工作的原因[0074]。附图中有一个标注值得仔细查看。图4的说明文字为“3D丝网印刷工艺”[0019]，但附图所示却是一张平面片材，置于平坦的卡盘上，位于普通丝网和模板下方[0051][0052]。“3D”指的是该印刷所针对的传感器。印刷本身是平面印刷。因此，在图3的示例中，叠层在最后一步才形成曲面，而在此之前进行的丝网印刷是在平面工装上完成的[0046][0052]。这一推理适用于图3所展示的权利要求1路线。本申请还要求保护第二条路线：先形成薄膜（权利要求10），然后通过点胶、电镀或移印将电极置于曲面上（权利要求12–15）；上文所链接的早先文章详细介绍了该路线。权利要求1路线归结起来就是一个简单的顺序：先平面印刷，再加热并成形。

4. 一种已知的顺序：模内电子

先在平整薄膜上印刷，再将薄膜热成型为零件：这一顺序有个名称，叫模内电子，即 IME（Ting et al., 2020; Choi et al., 2021），其中电路印刷在平整塑料薄膜上，随后对薄膜进行热成型。第 3 节的平整步骤遵循同样的顺序。指尖形状也已在研究中被制造出来。Sakai et al. (2017) 将有机晶体管阵列从平整片材热成型为指尖形状。该申请让整个压力叠层经历这一顺序。热成型后的零件是电极、隔膜和电极的完整夹层结构，被成型为目标 3D 结构（权利要求 19）。成型后，叠层可被修剪、安装在背衬材料上并覆盖保护层 [0075]。在包含背衬材料与保护层的情况下，所得产品是用于手的封装件，而非单个印刷电路。

该顺序存在已知的局限。Choi et al. (2021) 指出，Ting et al. 早期 IME 工作中使用的银墨仅能承受高达 35% 的热塑性变形。该申请的电极与叠层其余部分一同经历该成型步骤 [0071]。在其列出的用于填充薄膜中通道的导电浆料中，有一种镓铟合金——一种在室温下保持液态的金属，以及银纳米颗粒分散体和碳基或铜基浆料 [0062]。在此，IME 顺序被应用于为指尖成型的压力叠层。

摘要

特斯拉 2026 年第三季度更新称，Optimus 已在其高产量产线上投产，而在财报电话会议上，公司点名手部、尤其是手指，是难点所在。在那次电话会议上，埃隆·马斯克表示，手部必须承受磨损，同时又要足够柔软，以便拾取精细物体，且不会因反复动作而损坏其传感器。专利说明书也把同一对矛盾列为要解决的问题。现有柔性触觉传感器缺乏机械稳定性 [0032]，而所述目标是让传感器贴合曲面同时保持稳定 [0033]。保护层使传感器免受磨损与冲击，其材料的选择使传感器得以保持其柔顺性 [0038]、[0045]。该申请以一种结构回应了电话会议上提出的这一矛盾。

它以一种工艺路线回应了制造问题。电极通过丝网印刷经模板（权利要求 4）或通过用导电材料（权利要求 5）填充激光切割的通道（权利要求 6）而置于平坦薄膜上。两层这样的薄膜之间夹有隔膜并层叠在一起（权利要求 1），随后该层叠体在模具中热成型为目标形状，例如手指（权利要求 9、[0035]）。该路线正是标题所指的“可规模化制造方法”之一，且遵循模内电子（IME）先平面印刷后成型的顺序。该申请描述了各层与工艺。反复使用下的耐久性数据则是电话会议未予回答的部分。怀疑者称 Optimus 量产尚需数年，而特斯拉自己也说手部是难点。尽管如此，这只手中一个部件——指尖传感器——的制造路线已经公开，且使用的是标准的印刷与成型工艺。

参考文献

所分析的应用

其他来源