“触觉皮肤”让机器人“下手知轻重” 亚毫米级触觉传感器突破

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2026-03-11 10:53:28 广州日报

触觉是人类感受世界的重要方式，但机器人的触觉一直不够敏感。机械手握瓶子时，用力轻了握不住，用力重了很可能一下子捏爆，这成为机器人在实际应用中的痛点。不久前，港科大（广州）訾云龙教授团队在国际顶尖期刊《先进材料》上发表了最新研究成果，成功研制出全球首个亚毫米级分辨率的双模态触觉传感器阵列。该技术首次实现了对物体表面软硬度分布的精细触觉感知，使机器人获得了接近人类指尖皮肤的感知与辨析能力。

“触觉皮肤”让机器人“下手知轻重”

近期，广州科研机构与科技企业在机器人的软硬件领域都取得了一系列突破。2024年，訾云龙团队研制出了第一代双模态触觉传感器阵列，并在期刊《科学进展》上发表相关成果。当时，该传感器阵列的材料种类识别率达99.4%，材料软硬度识别准确率达100%。然而，阵列中单个触感器的直径达5毫米级，无法在机器人手指的狭小面积上进行高密度阵列排布。经过一年多的努力，团队终于将传感器直径从5毫米降低至0.35毫米。

“触觉皮肤”让机器人“下手知轻重” 亚毫米级触觉传感器突破

实现这一跨越离不开团队脚踏实地的努力和学校跨学科的融合互助。传感器尺寸每缩小一步，工艺难度便呈指数级增长。传感器阵列要做到平面与曲面的精密结合，团队需要将上百个亚毫米级的微型传感单元排列整齐，每个单元都要独立连接压电与摩擦电两层信号线，总计两百余根导线，绝不能互相干扰。为了找到适合制造微柱阵列基底的材料，团队迭代了十几种配方，经历了上百次失败。最终，团队通过将皮秒紫外激光精密加工与高精度3D打印等尖端制造技术进行创新融合，攻克了相应的工艺集成难题，成功实现了触觉传感器单元的微型化。

“触觉皮肤”让机器人“下手知轻重” 亚毫米级触觉传感器突破

实现这一突破后，团队积极推动成果落地转化。目前，触感器阵列已有众多应用方向。将来，人形机器人走入家庭，特别是实现照护老人小孩、做家务等功能，拥有触感器阵列的机器人不再“毛手毛脚”，而是“抓稳扶好”卧床老人。如果想让人形机器人拿香蕉或水杯，也不用担心它会捏烂或捏碎；让机器人做家务，也不用担心它握不住拖把。触感器阵列还能用于产品的溯源与防伪。在产品设计时，厂商可制作一个独特的物理指纹，这样，装有触感器阵列的专业设备或机器人一摸，便能读取信息，真假立判。在产品分拣上，触感器设备也可以发挥作用。例如，水果的软硬度往往代表它的成熟度，装有触感器的机器人可以从一堆水果中精准挑出成熟度最佳的一颗。在工业领域，相关设备或机器人也可以采用合适的握力，对工具进行操控。在医疗健康领域，触感器设备还有望应用于内窥镜，通过感知身体内部组织硬度的细微差异，为早期诊断提供线索。

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