拿起一片薄脆的薯片不捏碎，把笔精准插进笔帽，将一杯水稳稳放上桌面——这些人类习以为常的动作，对机器人来说却是巨大的挑战。人类双手之所以能完成这些精细活，全靠手指皮肤与关节内那套精密的多模态触觉与力感知系统。

近日，中国科学技术大学工程科学学院、人形机器人研究院王洪波研究员课题组带来了一项关键突破。他们成功研制出“OriCube”指尖大小全集成六维力/力矩传感器，为机器人装上了媲美人类的“指尖触觉”。

▼ 4克小方块，感知一根羽毛的轻抚

OriCube的体积仅有14×14×12毫米，重量仅为4克，与成人指尖相仿。虽然身形小巧，性能却十分惊人：在23牛顿的量程下，实现了3毫牛级的分辨率。这意味着它能感知到一根羽毛轻轻扫过的微弱力度。

在技术设计上，OriCube展现了极高的集成度与创新性。它采用折纸式三维线圈阵列，利用电涡流耦合效应精确测量金属外壳在六个自由度上的微小位移。同时，通过模块化的硅胶“微弹簧”弹性体，将外部施加的力转换为位移，并允许独立调节各轴向的刚度，在微小尺寸内实现了灵敏度与量程的最佳平衡。

▼ 从“表面贴膜”到“内部装芯”

目前主流的机器人触觉方案多依赖“电子皮肤”或阵列式传感器，如同在机器人表面铺一层“触觉神经元”。这类方案面临布线复杂、数据处理量大、难以贴合曲面、易磨损等难题。

研究团队另辟蹊径——与其在表面“贴膜”，不如在内部“装芯”。他们将OriCube直接嵌入机器人灵巧手的指尖内部。当外部物体触碰指尖时，这颗内部的“感知大脑”能捕捉到微小的受力变化；随后结合指尖三维几何模型，算法能瞬间“反推”出精准的接触点位置与接触力矢量。这种通过“内部受力变化”判断外部接触状态的方法，被称为内生触觉感知，为机器人触觉提供了全新的解决方案。

▼ 能感知羽毛轻触，也能扛住锤击

测试结果显示，OriCube不仅功耗低至45毫瓦，还具备极低的轴间串扰（约2.24%）和高测量精度（最大误差小于2%）。在长达6小时的连续运行中，其漂移量小于0.2%，展现出极佳的稳定性。

更难得的是，它既能感知羽毛轻触等微弱接触，也能承受锤击带来的冲击脉冲，并对外界磁场干扰有良好的抑制能力。

团队将OriCube嵌入3D打印的仿生指尖后，在指尖曲面上实现了接触位置与接触力矢量的实时同步估计，实验结果与高精度参考传感器的数据高度吻合。

这项成果已发表在国际期刊《IEEE/ASME机电一体化汇刊》上。它为机器人灵巧手提供了一种低成本、高鲁棒性、易于集成的触觉感知新方案，将极大提升机器人在不确定环境下执行复杂操作任务的能力。当机器人真正拥有“指尖触觉”，精细操作的时代才刚刚开启。