人類指尖能持續(xù)感知物體的壓力、表面紋理與溫度，而機器人要實現(xiàn)安全操作，同樣需要獲取類似的詳細(xì)物理信息。早期機械手僅依賴單一力值讀數(shù)，難以區(qū)分物體的軟硬、材質(zhì)或溫度變化。Zui新研究正將多種信號整合至單一柔性層中，使機器人具備更接近人類的“觸覺”。

單一信號傳感器在多屬性重疊時易產(chǎn)生誤判?！断冗M科學(xué)》近期研究顯示，結(jié)合壓力與摩擦電數(shù)據(jù)可將26種紡織品的識別準(zhǔn)確率提升至95.49%，遠(yuǎn)高于單獨使用摩擦電信號的76.62%；在人工隨機力度撫摸測試中，多模態(tài)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢更為明顯（92.5%對比52.23%）。

接近度傳感為機器人提供接觸前的預(yù)警。電容式傳感器通過電場變化探測物體，能在超過5厘米距離外發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并在Zui后5毫米內(nèi)達到Zui高精度。該特性對玻璃等透明物體尤為重要，可避免光線干擾導(dǎo)致的視覺誤判，甚至能捕捉杯內(nèi)水流移動的細(xì)節(jié)。

壓力傳感技術(shù)現(xiàn)已能同時解析受力大小與方向。微結(jié)構(gòu)（如微型圓頂、金字塔形）在不同載荷下發(fā)生差異化形變，幫助傳感器區(qū)分垂直壓力與側(cè)向剪切力，從而有效檢測打滑并實現(xiàn)精細(xì)抓取。集成陣列進一步提升了空間分辨率，《先進科學(xué)》團隊采用碳烯（MXene）與蓮納米纖維復(fù)合材料構(gòu)建的四元壓力元件，靈敏度達4.34 kPa，可實時追蹤抓取壓力分布及三維受力方向。

打滑通常始于微小振動。壓電薄膜能將機械振蕩直接轉(zhuǎn)化為電壓，用于早期打滑預(yù)警?！稒C器人與人工智能前沿》發(fā)表的研究指出，將28微米聚偏氟乙烯（PVDF）薄膜置于硅膠指套上，水瓶緩慢滑落時會產(chǎn)生明顯電壓躍升。軟層厚度顯著影響信號強度：0.4厘米厚硅膠層輸出2.2-2.6伏信號，而0.8厘米層因吸收更多振動降至1.2-1.7伏。

多模態(tài)融合面臨信號串?dāng)_問題。工程師通過分配獨立電學(xué)通道（如電容測距、光強測壓、電阻測溫）或利用響應(yīng)時序差異（摩擦電響應(yīng)快于熱釋電）實現(xiàn)信號解耦。此外，《自然·通訊》介紹的FlexiRay柔性夾爪指頭采用內(nèi)置1200萬像素攝像頭與反射鏡組，通過內(nèi)部圖像估算力、接觸點、紋理、溫度與彎曲形態(tài)，彎曲幅度約15毫米，力估計誤差僅0.17牛頓，已成功輕握2.3克芯片，但暫不具備振動與痛覺感知能力。

原始數(shù)據(jù)需轉(zhuǎn)化為決策指令。研究人員利用變壓器編碼器處理壓力與摩擦電信號，結(jié)合遷移學(xué)習(xí)以較小數(shù)據(jù)集實現(xiàn)約85%的識別準(zhǔn)確率。靠近傳感器端進行數(shù)據(jù)處理有助于降低能耗、延遲與帶寬需求。目前，密集陣列的布線串?dāng)_、曲面均勻覆蓋、溫濕度與彎折引起的讀數(shù)漂移仍是主要挑戰(zhàn)。未來結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、無線供電與融合算法的突破，將決定服務(wù)機器人、假肢與工業(yè)夾爪普及可靠觸覺感知的速度。