引言：机器人皮肤重塑智能交互
想象一个机器人能够像人类一样感知周围世界的触感——从轻柔的指尖触碰，到冷热表面的变化，甚至是物体切割带来的损伤。如今，这一愿景正成为现实。剑桥大学与伦敦大学学院（UCL）的科学家们开发出了一种低成本、耐用且高灵敏度的机器人皮肤，可像手套般覆盖在机器人手上，显著提升具身AI（Embodied AI）与物理世界的交互能力。这款触觉传感器技术为机器人赋予了类似人类的机器人触觉，其研究成果已于2025年发表在《Science Robotics》期刊上。
机器人触觉的革命：全表面感知设计
传统机器人触觉技术通常在特定区域嵌入传感器，并需要不同类型的传感器分别检测压力、温度等信息。这种方法不仅复杂，还容易导致信号干扰和材料损坏。与之不同，剑桥大学和UCL团队研发的机器人皮肤将整个表面设计为一个巨大的触觉传感器，更接近人类皮肤的感知机制。尽管其灵敏度尚未完全媲美人类皮肤，但通过材料中超过86万个微小信号路径，这款机器人皮肤能够识别多种触觉类型，包括：
- 手指的轻敲或按压
- 冷热表面的温度变化
- 切割或刺伤造成的损伤
- 多点同时触碰的复杂接触
这种全表面感知设计让具身AI在与环境的交互中更加自然和高效。
多模态触觉传感器：单一材料应对多种感知
传统电子皮肤通常需要多种传感器来分别处理压力、温度等物理信息，制造复杂且易受损。剑桥大学工程系的首席作者David Hardman博士表示：“我们希望打造一种能在单一材料中同时感知多种触觉的解决方案，简化制造过程。”为此，团队采用了多模态触觉传感器技术，通过一种对不同触觉反应各异的传感器，实现了多种信息的同步捕捉。
UCL的共同作者Thomas George Thuruthel博士补充道：“我们追求的不仅是功能，还要确保机器人皮肤成本低廉、耐用，适合广泛应用。”多模态设计不仅使材料更坚韧，还降低了生产难度，为具身AI的商业化应用铺平了道路。
从实验室到现实：机器人皮肤的制造与测试
研究团队选用了一种柔软、可拉伸且导电的明胶基水凝胶材料，将其熔化并浇铸成人手形状。他们在手腕处仅布置了32个电极，便通过材料中的微小路径收集了超过170万个信息点，展现了触觉传感器的强大信息处理能力。随后，团队对机器人皮肤进行了严格测试：
- 用热风枪模拟冷热环境
- 用手指和机器人手臂施加不同压力的按压
- 用手术刀切割以测试损伤感知
- 进行多点轻触以验证复杂触觉识别
通过这些测试数据，团队结合机器学习技术训练模型，使机器人手能够精准识别不同触觉的含义。Hardman博士表示：“这款机器人皮肤能在短时间内获取数千个测量值，覆盖大面积表面，实时处理多种信息。”
应用场景：从具身AI到多行业创新
这款机器人皮肤为具身AI的未来应用打开了无限可能，尤其在需要精准触觉的场景中表现突出：
- 人形机器人：赋予机器人更自然的交互能力，提升服务机器人或伴侣机器人的用户体验。
- 人类假肢：为假肢使用者提供逼真的触觉反馈，改善生活质量。
- 工业制造：在汽车生产线上，机器人可通过机器人触觉更精确地处理复杂部件。
- 灾难救援：在危险环境中，配备机器人皮肤的机器人能通过触觉安全导航和操作。
Thuruthel博士表示：“虽然我们的技术尚未达到人类皮肤的灵敏度，但它在灵活性和制造简便性上已超越现有方案。我们通过人类触觉数据校准，使其适配多种任务。”
技术优势：为何选择这款机器人皮肤
- 全表面触觉传感器**：模拟人类皮肤，提供全面感知能力。
- 多模态感知：单一材料应对压力、温度、损伤等多种触觉。
- 低成本制造：基于明胶水凝胶，经济高效，适合大规模生产。
- 机器学习优化：通过数据驱动，提升触觉识别的精准性和效率。
- 高耐用性：材料柔韧坚韧，适应多种复杂环境。
未来展望：更耐用、更智能的机器人触觉
研究团队计划进一步提升机器人皮肤的耐用性，并开展更多现实世界的测试，例如在实际机器人任务中验证其性能。共同作者、剑桥大学Fumiya Iida教授表示：“我们的目标是让具身AI通过机器人触觉与物理世界建立更深层次的联系，这将彻底改变机器人与人类协作的方式。”
研究支持
这项研究由三星全球研究拓展计划、皇家学会以及英国研究与创新署（UKRI）下属工程与物理科学研究委员会（EPSRC）资助。Fumiya Iida教授是剑桥大学Corpus Christi学院的院士。
结语：机器人皮肤开启智能触觉新时代
剑桥大学和UCL的机器人皮肤技术为具身AI带来了革命性突破。这款低成本、耐用且灵活的触觉传感器不仅让机器人更接近人类的感知能力，还为工业、医疗和救援领域提供了广阔的应用前景。随着技术的持续优化，机器人触觉将成为连接数字与物理世界的关键桥梁，助力智能机器人迈向更真实、更智能的未来。
