中国科大在触觉传感器研究中取得重要进展

近日，中国科学技术大学(中国科大)工程科学学院与人形机器人研究院的董二宝副教授课题组，联合香港城市大学的于欣格副教授团队，在国际权威期刊《国家科学评论》(National Science Review)上发表了一项关于触觉传感器研究的重大突破。这项研究成果提出了一种基于柔性光栅结构色的新型触觉感知方法，显著提升了触觉传感器在触点定位分辨率和力识别精度等方面的性能。

触觉传感器作为机器人执行复杂精细操作的关键核心部件之一，其性能的提升对于推动机器人技术的发展具有重要意义。然而，现有的触觉传感器主要依赖几何光学信息或标记跟踪技术，在力位识别精度和分辨率方面存在严重制约。为了解决这一难题，中国科大与香港城市大学的研究团队受仿生结构色现象的启发，创新性地采用柔性光栅薄膜在白光照射下形成的结构色图案作为触觉表征信息，并结合深度学习算法进行数据处理，实现了接触点的高灵敏、高分辨率感知。

实验结果表明，这种基于柔性光栅结构色的触觉感知方法能够充分利用结构色图案中蕴含的丰富触觉表征信息，在触点定位的空间分辨率和法向力识别精度方面显著优于当前的触觉感知技术。该传感器的整体法向力识别精度达到6 mN(垂直于接触面的力)，平面分辨率为79 μm，接触深度分辨率为25 μm，这些指标均达到了国际领先水平。

除了基础的触觉感知能力外，研究团队还展示了该技术的可扩展性，开发了适用于不同应用场景的传感器原型。例如，他们设计了一款高灵敏度的振动传感器，能够精准检测低频振动信号;一款仿生触须传感器，能够灵敏感知低频振动和气流扰动;以及一套具备环向三维接触感知能力的内窥镜触觉传感系统。这些传感器在机器人操作、环境监测及医疗器械等领域的应用潜力巨大，有望为相关行业带来新的技术突破。

此次研究的成功实施得益于国家自然科学基金项目及中央高校基本科研业务费等多方支持。中国科大工程科学学院精密机械与精密仪器系的博士生邱宇泽为论文的第一作者，董二宝副教授与于欣格副教授则是通讯作者。他们的研究成果不仅为触觉传感技术带来了革命性的突破，更为未来的智能机器人和相关领域的发展注入了新的活力。

随着人工智能和机器人技术的不断进步，触觉传感技术的提升将推动机器人在各种环境中的应用，实现更高效、更安全的操作。可以预见，这种新型的触觉感知技术将在未来广泛应用，为智能时代的多元化需求提供保障，同时也为人工智能的进一步发展奠定基础。