中国科学技术大学工程科学学院:基于液态金属的连续体触觉传感研究取得新进展

多模态触觉感知是人形机器人实现灵巧操作、人机交互和环境自适应的关键能力。然而,传统的柔性电子皮肤主要依赖于离散的传感器阵列,面临布线复杂、柔韧性受限以及软硬界面机械可靠性低等固有瓶颈。为突破这一困境,研究团队创新性提出“连续体触觉感知”新思路,通过单一、无结构的液态金属界面即可实现按压、位置与滑动等多种触觉信息的连续感知,大幅简化了系统结构。

研究发现,液态金属界面的双电层(EDL)电压会随机械变形发生动态变化;更重要的是,当导电石墨接触液态金属时,由于界面电荷转移效应,触觉信号可实现超过100倍的协同放大,将原本微弱的界面响应转化为高灵敏、可稳定读取的电信号。这一“接触放大”机制为高性能柔性触觉传感提供了全新的底层机理。

基于这一独特的信号放大机制,团队进一步构建了几何编码双通道感知策略,在5×5厘米液态金属平面上实现了高精度二维位置识别和8个方向的滑动轨迹辨识。与传统阵列式电子皮肤不同,该系统无需像素化传感单元,仅依赖连续界面即可完成空间触觉定位与运动方向解析,展现出“无阵列化”触觉感知的独特优势。研究团队还搭建了人形机器人触觉演示系统,通过实时解析触觉信号,实现复杂动作序列重建,并进一步驱动LED阵列完成视觉反馈验证,展示了该技术在人机交互系统中的应用潜力。

该研究建立了基于连续液态金属界面的全新触觉感知范式,为下一代人形机器人电子皮肤提供了新的技术路线。未来,该技术有望应用于人形机器人触觉系统、可穿戴设备等领域,使机器人具备更加接近人类皮肤的连续触觉感知与环境交互能力。

 


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