擒牛宝类似人体皮肤多维触觉感知，复旦AI“电子皮肤”亮相WAIC

“原来机器手还能干这些精细活儿！”只见一只触觉夹爪拿起豆腐、薯片、果冻等易碎品，根据其纹理、软硬和摩擦特性，精准做到轻起慢落，摆出各种造型，实现“柔中带感，触而能知”。7月26日，由复旦大学可信具身智能研究院团队自主研发的高精度、低成本“自适应视触觉AI传感器”在2025世界人工智能大会（WAIC）镇馆之宝——“WAIC里机器人技能大舞台”中央展区首次公开亮相。

破解“机器人无触觉”难题

皮肤是人类最大的器官，具备对力的多维感知能力，可看成是天然的多维力学信息采集终端。正是凭借多维感知能力，当人类需要做一些灵活的操作时，便根据触觉反馈、交互时力的变化来调整操作精度。

这些本是机械所不具备的特征，但随着“视触觉技术”的出现，正在让机器人拥有触觉成为可能，解决操作精度上“最后一公里”的问题。

在复旦大学可信具身智能研究院团队的“自适应视触觉AI传感器”科研中取得了突破性进展。团队曾获 2023年度国家自然科学二等奖, 其15年的视觉技术积累为该项目的算法实现提供了坚实基础。

“我们想要机器人不仅能感受到单一的传统压力，而且还能具备类人皮肤的感知，能感知压力、剪切、扭转、滑移等各种复杂力学交互信息。” 复旦大学可信具身智能研究院研究员陈文明介绍，以往，以压力信号为指标的传感技术是单一的感官通道，而下一代具身机器人要突破操作能力瓶颈，必须具备类似人体皮肤的多维触觉感知能力。

多维力解耦是经典的力学问题，更是具身智能行业的难点。团队在传感层内置的微小摄像仪起到关键作用。表面接触到力后，传感层的粒子会发生位移擒牛宝，进而被摄像头捕捉到受力形变的信息，再借助AI强大的算力，能将复杂的触觉信号转化为高维视觉数据，并把这些视觉信号精准翻译为力的分布信息，实现力的多维精确解耦。该传感器灵敏度极高，达到每平方厘米4万个感知点，具备超高的空间分辨率。

“利用AI的解耦算法，我们最小的感知力能做到0.01牛顿，实际上已超越人类的顶尖的力的一个分辨能力。”陈文明介绍，人类指尖皮肤的最小感知阈值大概在0.1牛到0.2牛之间。相比之下，团队研发的“自适应视触觉AI传感器”的感知灵敏极限已达到人体的10倍。由此，该技术在精密加工、电子装配、高精度分拣等行业具备应用潜能。

AI“电子皮肤”比人类更敏感

除了拿豆腐、夹薯片、抓果冻，团队研发的这只触觉夹爪还会精准舀汤圆——只见它控制着勺子，在液体中实时追踪，舀起一颗漂浮的汤圆后，再稳稳地放入另一个碗中。整个过程全靠机器人动态适应水流扰动和物体位置变化，在无人工控制的情况下展现出如同人类般的高水平手眼协同能力。

能做到这些，正是得益于团队研发的传感器具备柔性、灵敏、“触觉神经”、多维力学探测等特点，还有一套融合了视觉感知与AI算法的创新系统。抓取物品时，它的柔软界面如同人类皮肤般，能适应适应复杂表面，会自然贴合物体形状，不会像刚性爪那样压坏脆弱物品。同时，它可感知多维受力，包括正压力、切向力，甚至扭转力，能灵巧、安全地与外界交互。

项目团队博士生罗虎、林思羽介绍，相比于其他团队所采用的光度立体技术，团队经长时间打磨后换了另一种思路：通过神经网络，对一个随机粒子的一个位移场进行捕捉、结算接触，拟合出复杂的非线性力学行为，从而达到更优的精确度。

“就像人类通过触摸知晓物体的形状、边角、摩擦系数、纹理等属性，机器人掌握这些智能辨识能力后，环境感知力将大幅提升。”项目团队成员、复旦大学付彦伟教授介绍，这意味着传统机械夹爪将向智能夹爪升级，有望完成此前难以实现的高精度分拣、亚毫米级电子装配等精细操作任务，从根本上提升机器人操作的精细度与适应性。

高性能传感器里头，一端是内窥镜镜头，另一端是多层硅胶材料，再搭配上神经网络芯片，整体制作成本比传统“电子皮肤”降低近50倍，量产后价格还能再下调，有望促进高价值行业的自动化升级。

加速科研成果转移转化

目前，要让具身机器人真正走进千家万户，做一些能替代人类劳动的事情，仍存在诸多挑战。项目团队带头人、复旦大学副校长姜育刚认为，具身机器人要面对的是多样化的工作环境，需要既能在预先学习过的环境里做好工作，也能在不确定性的未知环境里完成任务。

此次发布的高精度、低成本的视触觉传感器，可支持训练融合触觉等多模态信息的机器人大脑，进而助力实现可完成精细化操作的下一代具身智能技术。“明年给大家看的就不是抓豆腐和果冻了，而是一些更有挑战性的任务。”姜育刚说。

下一步，团队计划对“自适应视触觉AI传感器”进行市场化，同时开展视触觉融合的大模型训练，去解决行业内更有挑战性的问题。该技术应用前景包括搭载触觉技术的机械夹爪精准抓取易损物品、工业制造领域中高精度分拣与精密装配、辅助医疗领域完成微创手术等。该技术还可以和假肢相结合，研制出具备触觉感知能力的先进智能假肢。

今年初，复旦大学可信具身智能研究院成立。研究院专注具身智能的前沿研究与应用落地，是复旦大学面向世界科技前沿的重要战略布局。这项工作是研究院的重要成果之一。

“我们希望研发具有自主探索能力、持续进化特性且符合人类价值观的具身智能体擒牛宝，为未来人机协同与智能社会建设提供核心驱动力。”姜育刚说。

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