機(jī)器人技術(shù)正經(jīng)歷從程序執(zhí)行到智能交互的重大變革，觸覺感知作為實現(xiàn)精細(xì)操作的核心能力，其發(fā)展水平直接影響人機(jī)協(xié)作的深度。然而，現(xiàn)有系統(tǒng)在感知維度、分辨率和信號解析能力上仍與人類存在顯著差距，導(dǎo)致機(jī)器人常陷入"有感無知"的困境。針對這一挑戰(zhàn)，科研團(tuán)隊從鴿子獨特的感知系統(tǒng)獲取靈感，成功研制出仿生多模態(tài)觸覺傳感器SuperTac，相關(guān)成果登上《Nature Sensors》創(chuàng)刊號封面。

研究團(tuán)隊構(gòu)建的SuperTac系統(tǒng)突破性地將多光譜成像、摩擦電傳感與慣性測量技術(shù)融為一體。該傳感器通過模擬鴿子視網(wǎng)膜的多光譜感知機(jī)制，集成了覆蓋紫外至中紅外波段的超寬頻成像模塊，可同步獲取物體形狀、紋理、顏色及溫度信息。在非成像感知方面，1毫米厚的傳感器皮膚內(nèi)嵌摩擦納米發(fā)電機(jī)和慣性測量單元，既能通過接觸起電原理識別材質(zhì)（準(zhǔn)確率達(dá)95%），又能捕捉0-60Hz的振動信號，實現(xiàn)接近覺感知與空間姿態(tài)監(jiān)測的雙重功能。

傳感器核心的光場調(diào)制皮膚采用創(chuàng)新設(shè)計，其外層導(dǎo)電層運(yùn)用透明PEDOT:PSS材料，通過渦旋線電極布局實現(xiàn)均勻電學(xué)信號輸出。單向透視反射層作為光學(xué)開關(guān)，可根據(jù)內(nèi)部LED狀態(tài)切換透明度：當(dāng)光源開啟時，反射層轉(zhuǎn)為不透明狀態(tài)，配合CMOS單元捕捉皮膚形變；光源關(guān)閉時則變?yōu)橥该鳎箓鞲衅髦苯荧@取物體顏色信息。紫外熒光標(biāo)記層的加入，進(jìn)一步實現(xiàn)了形變監(jiān)測與紋理檢測的解耦，確保復(fù)雜抓取過程中同步獲取切向滑動與表面細(xì)節(jié)。

為解決觸覺信號的語義轉(zhuǎn)化難題，研究團(tuán)隊開發(fā)了擁有85億參數(shù)的觸覺語言大模型DOVE。該模型采用分層架構(gòu)，以預(yù)訓(xùn)練語言模型Vicuna為骨干，并行集成四組CLIP模態(tài)編碼器，將顏色、紋理、溫度等觸覺特征轉(zhuǎn)化為深層特征向量。通過三階段訓(xùn)練策略，模型先利用CLIP實現(xiàn)異構(gòu)信號的圖像化表征，再通過投影層完成觸覺-語言空間對齊，最終通過微調(diào)使系統(tǒng)具備常識推理能力。這種設(shè)計使機(jī)器人能夠建立操縱目標(biāo)的"物理畫像"，例如將未知杯子的觸覺信息轉(zhuǎn)化為"黃色、室溫、金屬材質(zhì)、凸起紋理"的描述。

在應(yīng)用測試中，SuperTac系統(tǒng)展現(xiàn)出強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。面對未知物體時，DOVE模型可實時融合多模態(tài)數(shù)據(jù)，不僅完成基礎(chǔ)識別，還能結(jié)合常識進(jìn)行功能推理。在垃圾分揀實驗中，系統(tǒng)通過分析物體的PET特征與輕薄結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確判定其為塑料飲料瓶，并依據(jù)環(huán)保常識建議投入可回收垃圾桶。這種從物理感知到語義認(rèn)知的跨越，使機(jī)器人具備了類人的具身交互能力，能夠根據(jù)觸覺反饋做出邏輯決策。

該技術(shù)的突破為機(jī)器人感知領(lǐng)域開辟了新方向。硬件層面，傳感器微型化與高集成封裝設(shè)計顯著提升了靈巧手的操作靈活性，低功耗芯片的應(yīng)用則解決了高負(fù)載下的散熱難題。認(rèn)知層面，DOVE模型的模態(tài)無關(guān)框架可通過優(yōu)化傳感器配置持續(xù)增強(qiáng)泛化能力，其專用數(shù)據(jù)集的構(gòu)建為自然人機(jī)交互奠定了基礎(chǔ)。這項研究標(biāo)志著機(jī)器人觸覺感知向人類水平邁出關(guān)鍵一步，有望在醫(yī)療、制造、服務(wù)等領(lǐng)域引發(fā)變革。