米兰官网-“超级光电皮肤”让机器人不仅“有触觉”，更“懂触觉”—新闻—科学网

人类的皮肤可以或许经由过程触觉分辩物体的外形、巨细、质地、温度、湿度等属性。跟着呆板人逐渐向智能化成长，将来，呆板人是否也能像人类同样“感触感染”外界物体的温度、材质、甚至外貌细腻的纹理？

近日，来自清华年夜学深圳国际研究生院副传授丁文伯团队结合财产界和多所海内外科研机构，开发出了名为SuperTac的多模态高分辩率触觉传感技能，并乐成将该技能集成于仅为1毫米厚的薄膜上，犹如让呆板人穿上“超等光电皮肤”，付与呆板人同时感知力度、位置、温度、材质、纹理、颜色、振动、滑动、碰撞、靠近感到等10 种感知能力，辨认正确率到达94%以上。相干研究结果发表在《天然—传感器》上。

这项技能不仅冲破了以往触觉传感器功效单一与精度难以兼患上的困境，其搭载的触觉语言模子DOVE更能让呆板人“听懂”并“说出”触觉感触感染，为人机交互打开了全新的年夜门。

拥有10种感知能力的“超等光电皮肤”

人形呆板人、工业主动化、家用智能装备等范畴的快速成长，呆板人已经再也不局限在单一使命履行，它们经由过程视觉、听觉等感知技能来感知、理解及应答外部情况。然而，呆板人于触觉感知方面的技能持久面对“想要功效多，精度就差；想要精度高，功效就少”的两难场合排场。

传统呆板人的触觉感知技能重要基在电子皮肤及视觉传感器两种方式，然而电子皮肤功效多但分辩率低，视觉触觉传感器分辩率高但功效单一。就像“瞽者摸象”，有的只能感知温度，有的只能感知压力，需要好几种传感器拼接于一路才能委曲还有原物体的全貌，既粗笨又禁绝确。

“其时，咱们测验考试从光学的角度来解决这个难题。一种很是智慧的生物——鸽子进入了咱们的研究视线。”论文通信作者、清华年夜学深圳国际研究生院副传授丁文伯先容，与人类眼睛的三种感光细胞比拟，鸽子的眼睛具备4种感光细胞，能瞥见包括紫外线于内的广漠光谱，其视网膜内还有含有能感知地球磁场的非凡卵白，为它们提供了怪异的磁导航能力。

受鸽子视觉体系的开导，研究职员开发出了一种多模态高分辩率的触觉传感器（SuperTac）。他们经由过程模拟鸽子眼睛的多光谱感知道理，设计了一套可以或许同时捕获紫外线、可见光、近红外光及中红外光四个波段的成像体系。此中，可辨认的差别光芒波段分工差别：可见光用来辨认颜色及纹理，红外光用来感知温度，紫外光则用来追踪皮肤上的荧光标志点从而计较受力环境。这套成像体系就像是给呆板人配了一台“全彩夜视仪”，不仅能看到外貌，还有能看到物体的颜色、温度漫衍、内部形变等多维的信息。

为了实现这些多维信息的同步收罗，研究职员于传感器的外貌制备了仅为1毫米厚的薄膜，这层薄膜集成为了四层布局：此中，最外层是导电层，经由过程磨擦起电来辨认材质；第二层是可以节制差别光芒进出的光学单向膜；第三层是嵌有荧光标志点的透明硅胶，用在捕获细微形变；最底层则是可充气的硅胶层，能像气垫同样经由过程调治气压来转变软硬度。

“这四层布局共同起来，就像给呆板人穿上了‘超等光电皮肤’，可以或许实现力度、温度、材质、形变等多种信息的同步收罗。”丁文伯先容。

让呆板人不仅“有触觉”，更“懂触觉”

"这是一个黄色的陶瓷杯，外貌平滑，温度略高在室温。"于清华年夜学深圳国际研究生院的试验室里，研究职员正于经由过程灵巧手测试他们最新提出的呆板人视触觉传感器技能。集成为了SuperTac的灵巧手触摸杯子后，就能正确说出杯子的颜色、材质、温度等信息。

除了了给呆板人穿上“超等光电皮肤”，研究职员还有开发了拥有85亿参数的触觉语言年夜模子DOVE（鸽子），它就像呆板人的“触觉翻译官”，当传感器网络到的图象及数字旌旗灯号后，DOVE可以或许将这些旌旗灯号翻译成人类能懂的语言。

“好比，咱们给呆板人发出一个指令：‘帮我找一个软的、温暖的工具’，呆板人就知道要去触摸差别物体，并按照柔软度及温度来判定。或者者说‘小心，这个很脆’，呆板人就会主动调解抓取力度。简朴说，DOVE让呆板人不仅‘有触觉’，还有更‘懂触觉’，真正实现了人机之间的天然交流。”丁文伯先容。

试验成果显示，该技能于多指灵巧手上的感知及辨认使命上体现精彩。例如于“盲抓”使命中，呆板人于彻底疏忽觉指导的环境下，仅凭触觉就能从一堆稠浊物品中正确找出指定方针，如从生果箱中辨认出苹果，乐成率高达92%。于对于50种差别材质如金属、塑料、木料、织物等的触摸分类使命中，综合辨认正确率到达了94%。

此外，集成为了SuperTac技能的灵巧手还有能快速检测物体外貌的温度漫衍异样，例如定位电路板上的过热元件，揭示了于工业质检及食物安全范畴的运用潜力。

丁文伯先容，这些触觉感知能力的揭示，让SuperTac于具身智能及人形呆板人范畴有广漠的运用远景。针对于当前呆板人缺少邃密的触觉感知能力的问题，该技能有望让呆板人不仅“能看”，还有能“真正感触感染”。此外，于智能制造、农业主动化等范畴都有广漠运用空间。好比于极度情况下举行装备维修、于暗中中举行搜救功课，SuperTac的多模态感知能力都能阐扬怪异作用。

“固然，咱们清楚地熟悉到，一项技能从试验室走向现实运用还有面对一些挑战。”丁文伯指出，起首是成本问题，今朝多光谱成像体系与周详加工的制造成本较高，需要经由过程优化工艺及质料，以到达工业界可接管的程度。其次是耐用性验证，试验室与真实工业情况不同较年夜，该技能于高温、低温、粉尘等卑劣前提下的运用有待测实验证；此外，差别运用场景需要针对于性地优化算法模子。将来，研究团队也将于这些方面睁开摸索及优化。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s44460-025-00006-y