人形机器人“指尖革命”：深度解析各类触觉传感器

近年来，材料科学与微电子技术持续突破，推动人形机器人触觉感知技术实现跨越式发展。各类高性能触觉传感器层出不穷，凭借其多维感知特性与高分辨率数据采集能力，在赋能机器人完成精密抓取、柔性操控等复杂任务中，发挥着愈发关键的作用。

商业化触觉传感器产品均经过专业校准与封装，具有可靠性高、安装便捷、即插即用等特点，但此类产品由于未开源，价格比较高昂。

BioTac传感器

BioTac是由美国SynTouch公司推出的仿生指尖触觉传感器，这种传感器外形仿生人类指尖，在柔软硅胶皮下填充导电液体，内部集成1个压力传感器与1圈电极，当受到按压时，压力传感器直接读取导电液体的压力数据，物体接触引发的指尖形变会改变电极与导电液体间的阻抗，据此可推断接触位置及力度分布，另外，硅胶皮遇微滑移会产生振动，内部压电元件测量的高频振动信号可用于纹理和滑移检测，因此，BioTac传感器可同步输出压力、接触位置、振动频谱及温度等多维度触觉信息。

BioTac传感器来源：SynTouch

WTS-FT系列传感器

德国WeissRobotics公司研发的WTS-FT传感指套，核心由6×14矩阵式传感阵列与信号处理模块构成。传感阵列采用柔性压阻材料，传感单元间距约3.5mm，不仅能精准测量法向压力分布，还可间接推断剪切力数据。该系列传感器支持高速数据读取，刷新频率可达1kHz量级，凭借高可靠性已广泛应用于工业机器人精密装配、抓握力闭环控制等工业场景。

uSkin系列传感器

uSkin是一类柔性薄片式触觉传感器，这种传感器可直接贴附于机器人手指或手掌表面，安装灵活性极高。其核心工作原理为电容阵列，每片传感器内置数十个电容传感单元，厚度仅2~3mm，具备轻薄、柔性的显著优势。以含16个传感单元的型号为例，可在30mm²的紧凑面积内实现毫米级空间分辨率，且能精准检测高达50Hz的触觉信号。目前，uSkin系列传感器已成功集成于多款机器人手中，通过提升对抓取物体的触觉感知能力，有效提高了抓取作业的成功率与稳定性。

uSkin传感器 来源：XELA Robotics

ITPU传感器

深圳帕西尼（Paxini）公司推出的ITPU多维度触觉传感单元，以紧凑尺寸实现了多轴力感知功能。每个触觉单元不仅能测量法向压力，还可输出三维力的方向信息。高密度排布的触觉传感网络，使其具备接近人手的精细触觉感知能力，适配高精度操作场景。

搭配ITPU多维触觉传感单元的ORA-ONE来源:Paxini

为降低触觉感知技术的研究门槛、促进技术共享与创新，近些年一些开源触觉传感器相继问世，可公开提供设计图纸、固件程序及配套软件，为科研与创新团队提供了低成本解决方案。

DIGIT传感器

DIGIT是Meta AI开源的小型视觉触觉传感器，其完整设计文件与软件驱动已在GitHub平台公开。该传感器借鉴GelSight传感器的核心原理，以柔软硅胶垫搭配彩色花纹作为触觉交互表面，内置1个摄像头与3个LED灯环，触觉成像分辨率可达640×480像素。目前，DIGIT传感器已广泛应用于机器人握持控制、物体边缘检测、三维形状重建等研究场景。

TacTip传感器

TacTip是一款由布里斯托尔机器人实验室开发的3D打印光学触觉传感器。其设计目标是满足对廉价、坚固、多功能触觉传感器的需求，可安装在工业以及人形机器人手臂上。

TacTip传感器结构来源：布里斯托尔机器人实验室

ReSkin传感器

Meta AI与CMU团队联合开源的ReSkin，是一款超薄柔性触觉电子皮肤，由含磁性微粒的硅胶薄膜与小型磁传感PCB板组成。其可灵活贴附于机器人的手指、手臂或末端工具表面，当发生接触时，硅胶薄膜的形变会引发磁场变化，PCB板上的霍尔传感器实时测量该变化，并通过板载MCU输出力信号。ReSkin的硬件与固件完全开源，特别适用于大面积覆盖或高损耗的触觉应用场景，实现了低成本电子皮肤的快速更换。

ReSkin大小如硬币，易于制造 来源：PMLR

参考来源:

各企业、科研院所官网

胡俊.机器人操纵的触觉感知技术综述