近年来，人形机器人、软体机器人等技术发展迅猛，其灵活性、适应性和智能化特点在康复医疗、精密操作、工业检测、环境探测等领域展示出巨大潜力，是当今世界科技领域最具前景的产业之一，未来有望成为继个人电脑、智能手机、新能源汽车后的新终端，形成新的万亿级别市场。触觉传感是机器人感知环境并与人交互的重要界面，在具身智能机器人灵巧手开发方面需求量巨大。传统刚性传感器的硬质特性导致其难以与机器人灵巧手柔软表面共形集成，目前机器人领域使用的触觉传感器大多只能实现法向力（压力）的测量，而对切向力（摩擦力）的测量主要依赖于传感器信号解析，缺少直接测量手段，这些问题严重限制了机器人触觉感知的技术发展。

浙江清华柔性电子技术研究院（简称“柔电院”）、柔性电子技术国家级重点实验室最近研发出一种可同时直接识别压力与摩擦力的多向仿生触觉传感“皮肤”（MBT-Skin），基于仿生原理提出了一种集成多个敏感单元的三维柔性新架构，发展了一种基于屈曲引导的快速成型制造方法，实现了对压力与摩擦力的解耦和精准测量，通过可拉伸器件互联设计，实现了阵列传感器的一体化制造，该器件完全由低成本柔性材料构成，可与机器人柔软表面紧密集成。

通过曲率控制的转印方式及多步屈曲三维组装方式，将多个小尺寸三维结构（1.4 mm × 1.2 mm × 4 mm）批量制备，在三维结构两侧分布有变形敏感层，在压力和摩擦力的作用下可产生不同的信号响应，以此实现压力和摩擦力信号的同步检测。

传感“皮肤”的各个三维结构之间由可拉伸蛇形互联导线连接，与传统直互联相比，蛇形互联具有更好的表面顺应性与可变形能力。当柔性机器人弯曲时，具有“蛇形”互联的传感“皮肤”表现出了良好的稳定性。以与圆柱形柔性机器人集成为例，通过对传感“皮肤”进行定制化的互联设计，该系统可在柔性机器人弯曲变形条件下实现对压力和摩擦力的同步测量。

该研究成果可为机器人的手和躯体增加一层具有传感功能的“电子皮肤”，有望助力于人形机器人高精度、多模态、低成本环境感知的技术发展，为其迈向更智能、更自然和更易用的触觉传感提供了一种新的“柔性方案”。柔电院目前已建成了柔性集成器件制造中试平台，配备中试线设备600余台套，形成柔性微系统全流程制造能力，在柔性芯片及柔性微系统、高精度SMT、功率半导体、柔性阵列天线、通用封装和关键传感器制造等方向形成能力。借助柔电院制造平台，可实现各种类型柔性传感器的设计定制和快速规模化制造。

相关研究成果以“面向软机器的三维组装仿生触觉传感皮肤”为题（3D‐Assembled Bionic Tactile Sensing “Skin” for Soft Machines）为题发表于《先进传感器研究》（Advanced Sensor Research）期刊上（Advanced Sensor Research 4, no. 1 (2025): 2400102. DOI：10.1002/adsr.202400102）上。本研究工作得到国家自然科学基金委浙江省区域创新发展联合基金集成项目《多模态信息柔性传感与智能仿生技术研究》资助。

论文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adsr.202400102