仿皮肤软触觉传感器赋能机器人精准抓取

研究团队开发出具皮肤可比特性的软触觉传感器。指尖装载该传感器的机器人夹爪可完成稳抓易碎物、穿针引线等高难度任务。

人皮肤主要特征是感知剪切力——两物体接触时滑动的力。通过感知剪切力大小、方向及细微变化，皮肤作为反馈让我们调整手指稳稳抓持物体或调节抓握力度。

为模仿此特性，软触觉传感器采用类皮肤多层结构，顶层为约0.5毫米厚的柔性特制磁化薄膜。受外力时，可检测因薄膜变形引起的磁场变化。更重要的是，能自动将外力解耦分解为两分量：正向力（垂直于物体的力）和剪切力，分别精准测量。

此外，传感器具备另一人皮肤样特性：触觉“超分辨率”，能尽可能精准定位刺激位置。高效触觉超分辨率算法利用深度学习，使接触位置定位精度提升60倍。此算法可在最少感应单元下提升触觉传感器阵列物理分辨率，减少布线和信号传输时间。

将传感器安装在机器人夹爪指尖，团队展示机器人完成高难任务：外力试图拖拽时稳抓鸡蛋等易碎物，远程操作穿针。传感器易扩展为传感器阵列甚至覆盖机器人全身的连续电子皮肤。

通过改变顶层（磁性薄膜）磁化方向可调节传感器灵敏度和测量范围，无需改变厚度。这使电子皮肤不同部位可有不同灵敏度和量程，如人皮肤。且传感器制造校准流程远短于其他触觉传感器。

该传感器可惠及机器人领域自适应抓取、灵巧操作、纹理识别、智能假肢、人机交互等应用。

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