科技日報記者 張佳欣
據最新發表在《光學快報》雜志上的論文，日本慶應義塾大學研究團隊研發出一種柔性光學觸覺傳感器，能夠同時檢測壓力的位置和強度，且具備高靈敏度與穩定性，響應時間快至33毫秒。這一成果有望應用在新一代機器人觸覺接口、先進醫療診斷，以及響應更快的可穿戴電子設備上。
此次團隊制造出一款長5厘米、寬1.5厘米、厚度僅500微米的四通道光學觸覺傳感器，其能以約1.5毫米的空間分辨率精確定位壓力點。它的多光學通道設計，使其能在多個位置感知壓力，并具備良好的可擴展性。
以往已有研究嘗試將商用玻璃光纖嵌入聚合物片材來實現觸覺傳感，但這類設計往往只有單一路徑，若要實現多通道配置，就必須依賴復雜的剛性布線。現在，團隊采用了自主開發的一種制造聚合物光波導的方法。這種方法被稱為“蚊針法”，即利用注射器將液態樹脂單體注入另一種液體中，再通過紫外線固化形成波導。
通過“蚊針法”，團隊一步就將聚合物芯層嵌入柔性硅橡膠薄片中，大大提高了波導結構設計的靈活性。他們還通過調整纖芯尺寸與光約束特性來控制傳感器靈敏度。
在實驗中，他們利用手指或測力計在傳感器上施壓并監測光輸出。結果顯示，該裝置檢測到與點擊智能手機屏幕相當的指尖壓力，靈敏度達到8.7—10.9dB/MPa。它還能檢測到33毫秒內的光強度變化，在重復循環后仍性能良好。這些結果證實，該傳感器在靈敏度、可靠性和重復性方面表現出色。
這項技術可以為機器人系統提供高精度觸覺，確保人與機器之間更安全直觀地協作。在醫療領域，該傳感器還能集成到仿生假肢中，提供觸覺反饋，實現更自然的抓握和操作。
