摘要：在如今的科技世界里，机器人正越来越多地融入我们的生活。不过啊，它们要想更好地和人类互动、精准地操作物体，可离不开厉害的触觉感知系统。就像人类靠皮肤感知压力和温度一样，机器人也得有类似的 “皮肤” 才行。柔性多层传感器阵列，能让机器人同时识别物体形状和温度呢！
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一、机器人触觉感知
嘿，在如今的科技世界里，机器人正越来越多地融入我们的生活。不过啊，它们要想更好地和人类互动、精准地操作物体，可离不开厉害的触觉感知系统。就像人类靠皮肤感知压力和温度一样，机器人也得有类似的 “皮肤” 才行。柔性多层传感器阵列，能让机器人同时识别物体形状和温度呢！
二、柔性压力传感器：仿生人皮肤的黑科技
你看这柔性压力传感器，那设计灵感可是来自人类皮肤哦。人类皮肤下面有那种圆顶状的褶皱结构，能放大外力信号，研究人员就照着这个原理，搞出了带微圆顶结构的电容式压力传感器。
这传感器长啥样呢？它有个叉指电极，下面还有个板状的银纳米颗粒电极，中间夹着微圆顶图案的薄膜。别小看这微圆顶，直径和高度都是 30 微米，有了它，传感器的性能那是蹭蹭往上涨。
你猜怎么着？当施加垂直力的时候，带圆顶结构的传感器性能比没结构的强 8 倍呢！在低压范围（
三、柔性温度传感器：石墨烯氧化物的妙用
再说说这温度传感器，用的是还原石墨烯氧化物（rGO）材料，基于电阻温度检测器（RTD）原理。rGO导热性高，对温度变化超敏感，能让传感器快速达到热平衡，减少热延迟。
传感器的结构是在聚酰亚胺基板上印上银纳米颗粒电极，然后涂上 rGO 层，再用聚二甲基硅氧烷封装。当温度升到 80℃时，电阻能线性下降 40%，在 30 到 80℃范围内，电阻变化线性度超棒（R²=0.992），响应时间 0.32 秒，恢复时间 2.51 秒，就连 1℃的小温度变化都能 detect 到，灵敏度达到 - 0.88%/℃，摸个 35℃的手，响应和恢复也是超快。
四、多层传感器阵列：触觉感知的强强联合
把压力和温度传感器整合到一起，组成 4×2 的阵列，那就更牛了。垂直对齐的设计能让它们同时捕捉物体的形状和表面温度。压力传感器阵列用了 1:1 多路复用设计，数据采集超稳定，相邻单元几乎没干扰；温度传感器阵列用单源线多路复用，能实时算电阻变化。你看那实验，放个 26℃的重物，压力传感器反应大，温度传感器反应小；放个 80℃的重物，俩传感器都反应强烈，轻松就能检测出接触位置、状态和温度。
五、机器人应用：视觉与触觉的完美配合
把这多层传感器阵列装到机器人抓手上去试试。一开始，机器人抓手张开，传感器没啥反应。然后用 RGB 和红外摄像头一看，大概能知道物体的位置、形状和温度，但是遇到被遮挡的地方就有点抓瞎了。这时候，传感器就派上大用场啦！抓个空水瓶，摄像头觉得是室温，传感器能精准定位抓取位置；装上热水，压力和温度分布都能同时测出来；拿走瓶子，残留的热量传感器和摄像头都能发现。这视觉和触觉一结合，机器人操作物体就更精准啦，简直是如虎添翼。
六、总结：开启机器人触觉新时代
总的来说，这个柔性多层传感器阵列可真是机器人触觉感知的一大突破。压力传感器靠微结构提升性能，温度传感器用 rGO 实现高灵敏度，两者整合还能同时工作，再加上和摄像头的配合，为机器人的多模态触觉识别打下了基础。未来啊，这技术说不定能让机器人更像人类一样灵活，在工业、医疗、服务等各种领域大显身手呢！咱们就等着看机器人技术的新发展吧。
一起来做做题吧
1、文中开发的机器人皮肤集成了哪种类型的传感器？
A. 压阻式压力传感器与热电偶温度传感器
B. 电容式压力传感器与还原氧化石墨烯温度传感器
C. 压电式压力传感器与热电阻温度传感器
D. 电感式压力传感器与半导体温度传感器
2、传统视觉识别系统在机器人操作中的主要局限性是？
A. 无法检测物体温度和被遮挡区域细节
B. 响应速度慢
C. 只能识别单一物体类型
D. 成本过高
3、微圆顶结构对压力传感器性能的主要提升是？
A. 降低功耗
B. 提高灵敏度和电容变化率
C. 扩大检测范围至 200kPa 以上
D. 减少机械磨损
4、温度传感器选择还原氧化石墨烯（rGO）的主要原因是？
A. 成本低廉
B. 线性响应快且对小温度变化敏感
C. 易于加工成型
D. 耐高温性能优异
5、当机器人抓取 80℃物体时，传感器阵列的响应是？
A. 压力传感器无反应，温度传感器强响应
B. 压力传感器强响应，温度传感器无反应
C. 压力与温度传感器均强响应
D. 两者均无明显响应
参考文献：
Im, S.-M., et al. (2025), Simultaneous In-Hand Shape and Temperature Recognition Using Flexible Multilayered Sensor Arrays for Sense-Based Robot Manipulation. Adv. Sensor Res. 70004.
来源：知识泥土六二三
