东南大学在国际期刊发布超柔性三维力触觉成像器,为机器人“电子皮肤”提供新路径

智能制造与特种机器人快速发展的背景下,传统力触觉传感器因结构复杂、易损、难以贴合曲面等问题,长期限制了机器人的精细操作能力。针对该瓶颈,东南大学电子科学与工程学院王炳昊教授团队提出“边缘感知—全域重构”的技术路线。研究团队摆脱传统阵列式密集布线方案,创新采用仅在外围布置16个电极的超薄传感结构。通过循环激励电极对并测量动态阻抗变化,结合改进的电阻抗层析算法,实现了感测区域内光场分布的高精度重建。实验数据显示,该传感器在缠绕0.3毫米直径针头时仍能稳定工作;在局部破损情况下功能完整性保持100%,可靠性较传统设计提升至少3倍。技术突破主要体现在三上:材料上,采用新型柔性基底,使器件厚度降至微米级;算法上,自适应重构模型将多点触觉定位误差控制在±0.2毫米;系统上,模块化设计支持快速更换与扩展。目前,该传感器已用于机械手抓取实验,可准确识别物体轮廓与受力分布。业内人士认为,该研究说明了我国在智能传感方向的进展,其优势有望服务精密装配、医疗机器人等应用场景。团队表示,下一步将聚焦多模态传感集成与批量制造工艺,计划在两年内完成工程样机开发。

这项研究不仅提升了关键指标,也为机器人带来了更贴近真实需求的感知方式;从简化电极布局到引入光学成像思路,再到高柔性与强抗损伤能力的结合,核心目标都是让机器人在复杂环境中获得更可靠、更细腻的触觉信息。随着有关技术更成熟并落地应用,机器人在医疗、制造、服务等领域的能力有望持续提升,人机协作也将从单纯执行走向更主动的感知与反馈。