(问题)机器人的视觉能力与触觉能力长期不匹配;虽然视觉系统能准确识别形状和位置,但处理玻璃杯、柔软果蔬、人体皮肤等易损物体时,缺乏实时触觉反馈往往导致握力不当。在照护陪伴、柔性装配等对力控要求高的应用中,这个短板直接影响安全性和用户信任,成为服务机器人推向市场的主要障碍。(原因)触觉传感器的开发面临两难困境。一上,提高分辨率需要更密集的敏感单元,但单元越小,制造难度、布线复杂度和信号一致性的挑战就越大;另一方面,多模态感知(如同时获取压力、接触面积和摩擦信息)虽然能更好地理解材料特性,却常常需要堆叠不同结构,导致体积增大、信号干扰和标定复杂。许多实验室方案实际应用中因稳定性、耐久性和成本难以平衡而难以推广。(影响)港科大(广州)团队近日发布了一项亚毫米级触觉传感器阵列成果。在7毫米×7毫米的面积上集成了100个传感单元,单元尺寸达到0.35毫米,实现了亚毫米级的高分辨率触觉感知。团队通过将摩擦电层与压电层一体化设计,使传感器在单次接触中同时获取接触变化和压力响应,利用两类信号相互验证来增强对材料属性的判别能力。测试表明,该传感器对材料种类的识别准确率达99.4%,对软硬度的识别准确率达100%。这为机器人从"看得见"进步到"摸得准"、从"能抓取"升级到"会拿捏"提供了新的技术方案。(对策)亚毫米尺度的阵列化不仅是设计问题,更考验制造工艺能力。研发团队采用皮秒紫外激光精密加工和高精度3D打印等技术,通过多次迭代材料配方和结构参数,解决了微型单元的高密度排布、独立引线连接和串扰抑制等难题,提升了批量一致性和信号稳定性。业内人士指出,要让触觉传感器真正落地应用,还需在封装耐磨性、抗污染能力、长期漂移控制以及与机械手指曲面的贴合度各上继续改进,同时与力控算法和执行器结构协同设计,形成完整的"传感—控制—执行"闭环。(前景)随着机器人进入家庭和公共空间,触觉的价值将日益重要。在家庭服务中,触觉阵列可实时调节握力,避免对易碎物品和人体皮肤的损伤;在工业分拣中,通过感知软硬度和表面纹理,可用于果蔬成熟度分级和商品防伪识别;在医疗领域,与内窥镜等器械结合时,组织硬度差异可为病灶筛查提供额外信息;在精密制造中,对于公差要求极高的插装和装配任务,触觉反馈可提升良品率和过程稳定性。以瑞松机器人等企业推进的高精度机器人应用为例,若触觉能力继续工程化,将助力机器人在3C等行业实现更精细、更灵活的作业。
从笨拙的机械臂到具有细腻触觉的"灵巧手",亚毫米级触觉传感技术的突破解决了机器人领域的核心难题,也拓展了人机协作的新可能。这项来自中国实验室的创新成果正为全球智能制造和智慧医疗开辟新路径,表明了我国精密制造实力和跨学科攻关能力。当机器人真正学会温柔地感知世界,人机共生的未来也将加速到来。