灵巧手系列之感知系统：触觉传感器

灵巧手系列之感知系统：触觉传感器

在实现高精度、安全交互的过程中，触觉传感器作为灵巧手的重要外部感知模块，通常布置在指尖、指腹以及手掌等与物体直接接触的区域。为全面捕捉接触状态，部分系统甚至采用覆盖整个手部表面的传感器阵列。

这类传感器的核心功能是精准识别物体的物理属性（如重量、刚度、纹理、大小和形状）及接触状态（包括正压力、剪切力、接触位置、滑移趋势和压力分布），从而为抓取操作提供闭环反馈。其性能在很大程度上影响着人形机器人在易碎品抓取、精密装配等复杂任务中的表现。

一、触觉传感器的分类

触觉传感器的分类方式多样，本文将从结构形式、传感原理及基底材料的力学特性三个角度进行详细分析。

1. 按结构形式分类

结构形式与触觉传感器的空间感知能力及适用场景密切相关，主要体现在测量维度、覆盖范围及柔性程度等方面。根据结构特点，可分为单点式、阵列式以及分布式触觉传感器（电子皮肤）。

1）单点式触觉传感器

单点式传感器仅包含一个传感单元，用于检测单个接触点的多个力学分量（如法向力、三维力/力矩），不具备空间分辨能力。

特征：结构紧凑、成本低，但缺乏空间感知能力。

2）阵列式触觉传感器

阵列式传感器由多个触觉像素（Taxels）构成，以矩阵形式排列，能同步采集二维平面内的压力/力分布数据，实现局部区域的高分辨率“触觉成像”。其工作原理类似于“触觉相机”，通过逐像素采集形成触觉图像。

特征：采用规则排列的离散点阵结构；功能上专注于局部高精度感知；通常作为独立模块嵌入机器人关键部位。

3）分布式触觉传感器（电子皮肤）

电子皮肤是一种柔性感知系统，能够大面积、无缝贴合机器人复杂三维表面，实现全覆盖的触觉感知。相比局部感知，其目标更倾向于建立表面整体的感知能力。

特征：具备高度柔性与可定制形态；功能上实现大范围感知；应用上可作为系统级感知层。

阵列式与电子皮肤传感器的主要区别在于设计范式与系统集成方式。阵列式更倾向于部件化，而电子皮肤则代表了一种系统级感知解决方案。

2. 按传感机制分类

根据工作原理的不同，触觉传感器可分为压阻式、电容式、压电式、光电式与电磁式。其中，压阻与电容式传感器因结构简单、成本低，在灵巧手中应用广泛。

不同传感机制下的触觉传感器。

图片来源：《柔性仿生触觉感知技术：从电子皮肤传感器到神经拟态触觉感知系统》

不同类型触觉传感器对比（机器觉醒时代制图）

3. 按基底材料的力学特性分类

基于材料性质，触觉传感器可分为刚性、柔性以及刚柔混合类型。

1）刚性触觉传感器

以刚性材料为主构成，不具备或仅有极小形变能力。典型结构包括PCB板载传感器和基于硅的MEMS阵列。其优势在于精度高、稳定性好、集成度高，但柔性差，安全性能较低。

2）柔性触觉传感器

以柔性基底为主，具备高弹性形变能力，能够贴合复杂表面。常采用导电纳米材料、液态金属等嵌入弹性体薄膜。具备良好的顺应性和安全性，但存在信号稳定性差等问题。

3）刚柔混合触觉传感器

结合刚性与柔性材料，通过异质结构设计，实现高精度与高适应性的统一。典型结构为“刚性核心 + 柔性封装”。虽性能优越，但制造工艺复杂，存在可靠性挑战。

判断传感器是否属于柔性类型，关键在于其敏感单元是否具备可大幅形变的特性，并以此进行感知。若敏感单元为稳定的微型刚性器件，则属于刚柔混合类型。

二、触觉传感器的核心性能指标

触觉传感器的性能指标决定了其在不同场景下的适用性。这些指标通常分为静态性能和动态性能。

静态性能包括灵敏度、量程、线性度、迟滞、重复性及分辨率；动态性能则关注响应时间与频率响应。

同时，性能评估需结合具体应用场景，以确保其在实际应用中的有效性。

触觉传感器关键性能指标（机器觉醒时代制图）

三、触觉传感器重点企业介绍

1. 帕西尼

帕西尼感知科技（深圳）成立于2021年，总部位于深圳。公司致力于开发全球领先的触觉数字化与感知技术，创始团队来自日本早稻田大学机器人实验室。

其核心产品涵盖ITPU多维触觉传感器、多维触觉灵巧手及人形机器人。客户群体广泛，覆盖工业、3C、医疗、汽车与商业服务等领域。

公司自主研发的HAPTA架构，集成了多维触觉传感单元和算法，可提供丰富的感知数据。

2025年世界机器人大会上，帕西尼发布了第三代多维触觉传感器矩阵PX-6AX-GEN3，具备高精度六维力、材质与温度检测能力，并以0.01N的力分辨能力与1000Hz输出频率，提升机器人触觉交互。

PX-6AX-GEN3包括Elite、Core和Omega三大系列，共计12款型号，分别满足高性价比、高密度测量与大接触面积需求。

PX-6AX-GEN3三大系列产品（图片来源：帕西尼）

2. 它山科技

北京他山科技成立于2017年，总部设在北京，专注于AI触觉传感芯片及解决方案。其触觉传感器具备三维力、材质识别和接近觉感知功能。

公司自研触感芯片与感知算法，解决了多维信号同步解析问题。产品已应用于人形机器人、汽车及消费电子。

主要产品包括TS-F系列指尖触觉传感器与TS-E系列机械手触觉传感器。

TS-F集成接近觉、三维力检测、温差与纹理感知功能，已适配多家机器人企业产品。

TS-E可识别物体形状、位置及摩擦力，适配多种夹爪结构。

TS-F与TS-E系列传感器（图片来源：它山科技）

3. 千觉机器人

千觉机器人成立于2024年，总部位于上海，专注于多模态触觉感知技术。其传感器广泛应用于新一代人形机器人。

代表性产品G1-WS触觉传感器具备高分辨率与多模态感知能力，可测量三维形状、三维力分布及六维合力，精度达每平方厘米5万个测量点。

该产品已被用于智元机器人AgiBot World的数据采集。

千觉G1-WS为智元机器人提供末端触觉感知。

4. 墨现科技

墨现科技成立于2021年，总部位于东莞，专注于低成本、高耐久的电子皮肤解决方案。其产品已应用于消费电子、医疗、工业及汽车等领域。

其指尖压力触觉传感器采用逾渗式技术，触发压力低至3.5克，具备96个压感点。

协同机械臂电子皮肤采用高柔性材料设计，覆盖曲面达95%，支持255级压力分级，测量精度±10%。

指尖触觉传感器触发压力低至3.5g（图片来源：墨现科技）

墨现电子皮肤基于薄膜式触觉传感器，具备高密度、高灵敏度与大量程。

5. 模量科技

模量科技成立于2024年，总部位于深圳，专注于多模态触觉感知技术。产品包括触觉模组、电子皮肤、温压传感器等。

公司已与多家机器人企业合作，推动触觉感知模组在抓取与操作中的应用。

触觉传感器模组与电子皮肤（图片来源：模量科技）

6. 能斯达电子

能斯达电子成立于2013年，总部设于苏州，是汉威科技成员企业。公司专注柔性微纳传感技术，已掌握压阻、压电、电容及温湿度传感器四大核心技术。

其产品包括柔性压力传感器、电容传感器等七大系列，并已广泛应用于消费电子、健康医疗及IOT领域。

能斯达柔性微纳传感器产品（图片来源：能斯达电子）

原文标题: 灵巧手系列之感知系统：触觉传感器