灵感来自蝎子！新型压力传感器让机器人拥有敏锐触觉

大自然，这位自然的工程师，再次来帮助我们。受到蝎子的启发，科学家们创造了新的压力传感器，这些传感器不仅灵敏度高，还能在各种压力下正常工作。

压力传感器是众多应用中的关键组件，从医疗设备和工业控制系统到机器人和人机界面。硅基压阻传感器是现在最常用的类型之一，但它们有一个显著的局限性。它们无法同时对变化非常灵敏，并在不同压力下正常工作。通常情况下，你得在这两者之间做选择。

然而，自然通过数百万年的进化已经解决了这个问题。因此，为了跟上自然的步伐，设计出更好的传感器，来自中国吉林大学仿生工程重点实验室的王平昆及其同事研究了蝎子用来检测环境变化的极其敏感的机械感知系统。研究人员开发了一种模仿蝎子压力感知机制的方法。这些微小的毛发状结构被称为毛状体，壳上的平坦裂缝中则有称为裂缝感受器的机械感知神经元。

这项研究已经在期刊Science Advances上发表。

他们构建了微小的压力陷阱，以模拟缝隙和弯曲抑制单元，像毛发一样工作。当它们被放置在计算机芯片上时，压力陷阱大大提高了传感器检测微小压力的能力。与此同时，在芯片的底部，弯曲抑制单元提升了传感器的精确度。

为了在实际环境中验证他们的概念，研究人员将传感器与深度学习网络集成，并将其安装在六足机器人上。这些机器人能够通过检测周围空气压力的细微变化，从而模拟蝎子感知环境的能力。

这些蝎子机器人在感知到逼近的纸箱被视为大型“捕食者”时迅速逃离，并快速朝向它们检测到的小箱子，视其为“猎物”。

研究人员在描述他们的工作时写道：“这项研究强调了借鉴生物昆虫的关键设计理念来提升传感性能的潜力，并为其他高精度传感器提供了结构上的启示。”

这些受蝎子启发的传感器朝着创造更直观和自适应机器人的重要一步迈进。它们可以使智能机器人对周围环境有更好的感知，提高碰撞避免能力，并使它们能够在视觉受限的环境中工作，比如黑暗或烟雾和灰尘较多的地方。这项技术在健康监测方面也具有重要意义，可以更精确地检测身体的压力信号，比如微弱的心跳或脉搏。

本文由我们的作者 保罗·阿诺德 撰写，加比·克拉克 编辑，罗伯特·伊根 进行事实核查和审阅——这篇文章是经过认真编辑和审核的结果。我们依靠像您这样的读者来支持独立的科学新闻报道。如果您觉得这篇报道重要，请考虑支持我们（尤其是每月捐赠）。

更多信息： 王平昆等，受蝎子机械感知机制启发的超灵敏压力传感器，用于检测智能机器人附近的流动，科学进展 (2025)。 DOI: 10.1126/sciadv.ady5008