问题:从“能抓”到“会摸”,触觉能力正成为机器人实现精细化作业与安全交互的关键瓶颈。当前,人形机器人在工业分拣、服务辅助、特种作业等场景中,对“指尖级”触觉感知的需求日益增长:不仅需要识别轻微触碰、判断滑移趋势、调整抓取力度,还要在近距离人机协作时实时感知意外碰撞,避免伤害。然而,现有触觉传感器难以在指尖微小空间内兼顾高精度、多维度测量与工程可靠性,限制了机器人灵巧操作能力的深入提升。 原因:目前,指尖触觉方案主要依赖阵列式传感单元或柔性电子皮肤,虽能提供丰富的接触信息,但在实际应用中仍面临三大挑战:一是布线与封装复杂,指尖空间有限导致集成难度大、维护成本高;二是多通道数据量大,实时处理负担重,不利于轻量化平台快速部署;三是曲面适配、抗冲击和长期稳定性不足,在复杂环境中易出现漂移或失效。要让机器人像人类一样灵活操作,亟需小型化、高精度且鲁棒性强的多维力觉方案。 影响:3月17日,中国科学技术大学工程科学学院王洪波研究员团队宣布研发出可嵌入指尖的六维力/力矩传感器“OriCube”。该传感器体积仅14×14×12立方毫米,重量约4克,采用折纸式三维线圈阵列结构,能同时测量六个自由度的力与力矩信息。其小型化设计降低了指尖集成的工程门槛,并通过可调节机械结构平衡灵敏度与量程,适应不同任务需求——从轻柔抓取到抗冲击搬运。测试显示,该传感器具备低轴间串扰、高测量精度及良好的抗干扰能力,既能感知羽毛轻触,也能承受锤击冲击。 对策:提升指尖触觉能力需从“传感—控制—执行”闭环入手。传感器层面,应推动模块化设计、标准化接口和可靠封装工艺;控制层面,需优化基于六维力觉的柔顺控制与抓取策略;系统层面,则要整合触觉、视觉与运动规划,构建多模态决策机制。针对人机协作场景,还需建立安全评估标准,量化验证碰撞检测、力限幅等关键性能。 前景:业内认为,人形机器人从“演示级”迈向“生产级”,末端执行器与触觉感知的突破至关重要。微型六维指尖传感器若能完善稳定性与成本,有望在精密装配、3C制造、医疗辅助等领域率先落地。同时,抗冲击、抗干扰的力觉器件将帮助机器人在复杂环境中实现更精准的“可控接触”,提升对未知或柔性物体的适应性。未来,随着灵巧手与算法的协同发展,触觉能力或将成为衡量机器人操作水平的核心指标之一。
机器人能力的提升——难点不在于动作幅度——而在于对细微接触的判断与控制。高集成六维力觉传感器为指尖操作提供了切实可行的解决方案。只有让机器人在复杂环境中既“有力”又“有分寸”,才能真正将灵巧操作与安全交互从实验室带入现实应用。