“觸覺(jué)皮膚”讓機(jī)器人“下手知輕重” 亞毫米級(jí)觸覺(jué)傳感器突破(2)

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2026-03-11 10:53:28 廣州日?qǐng)?bào)

未來(lái)，團(tuán)隊(duì)還將進(jìn)一步升級(jí)觸感器陣列的功能，希望它能有更多方面的觸覺(jué)感知，如對(duì)物體表面粗糙度、溫度、滑動(dòng)等的感知。團(tuán)隊(duì)還在研究觸覺(jué)反饋模擬，并有望應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。人體有視覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)，但在虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，目前能夠感受到的仍只有視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，如果能增加觸覺(jué)感受，將有望進(jìn)一步提升虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)感。此外，觸覺(jué)模擬反饋還有望幫助安裝假肢的殘疾人，通過(guò)對(duì)假肢的改造，結(jié)合對(duì)神經(jīng)方面的研究，可以讓殘疾人的假肢模擬出正常的觸感，并反饋到他們的大腦，讓他們用假肢摸到一樣物體時(shí)，產(chǎn)生和正常人一樣的感受。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，訾云龍展示了團(tuán)隊(duì)研發(fā)的雙模態(tài)觸覺(jué)傳感器陣列。在一個(gè)7mm×7mm的正方形上，密密麻麻地安裝了100個(gè)直徑僅0.35毫米的觸覺(jué)傳感器，形成一塊傳感器陣列，下方則依次為摩擦電層和壓電層。裝上這套陣列后，機(jī)器人便可以精細(xì)感受物體表面的軟硬程度。以往機(jī)器人觸覺(jué)傳感器通常只檢測(cè)壓力，但人的觸覺(jué)構(gòu)成遠(yuǎn)不僅是壓力，還包括物體的粗糙度、軟硬度、溫度等。團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)就是要讓觸覺(jué)傳感器向人類的手指皮膚功能靠攏，第一步的攻關(guān)方向就是讓它先能感知物體的軟硬度。物體受壓后，會(huì)因表面軟硬程度不同，產(chǎn)生不同的變形。接觸面積的變化會(huì)反映出不同大小的摩擦電信號(hào)。持續(xù)采集該信號(hào)，就會(huì)形成一條變化曲線，再結(jié)合同一時(shí)間壓力產(chǎn)生的壓電信號(hào)變化曲線，就可以判斷物體表面某個(gè)點(diǎn)位的軟硬程度。人類指尖每平方厘米分布著約240個(gè)觸覺(jué)感受器，能同時(shí)捕捉壓力、紋理、軟硬等多維信息，形成精準(zhǔn)的“觸覺(jué)畫(huà)像”。機(jī)器人也可依靠高密度的觸覺(jué)傳感器陣列和相關(guān)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能。傳感器做得越小，排布越精細(xì)，陣列的“觸覺(jué)”就會(huì)越靈敏。

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