日本研发柔性光学触觉传感器：响应时间快至33毫秒

日本庆应义塾大学研究团队研发出一种柔性光学触觉传感器，能够同时检测压力的位置和强度，且具备高灵敏度与稳定性，响应时间快至33毫秒。这一成果有望应用在新一代机器人触觉接口、先进医疗诊断，以及响应更快的可穿戴电子设备上。该研究成果近期发表在《光学快报》杂志上。

此次团队制造出一款长5厘米、宽1.5厘米、厚度仅500微米的四通道光学触觉传感器，其能以约1.5毫米的空间分辨率精确定位压力点。它的多光学通道设计，使其能在多个位置感知压力，并具备良好的可扩展性。

图片:403801_6e00a093-1f58-40d8-be7c-0ad5293ed98acopy.jpg

以往已有研究尝试将商用玻璃光纤嵌入聚合物片材来实现触觉传感，但这类设计往往只有单一路径，若要实现多通道配置，就必须依赖复杂的刚性布线。现在，团队采用了自主开发的一种制造聚合物光波导的方法。这种方法被称为“蚊针法”，即利用注射器将液态树脂单体注入另一种液体中，再通过紫外线固化形成波导。

通过“蚊针法”，团队一步就将聚合物芯层嵌入柔性硅橡胶薄片中，大大提高了波导结构设计的灵活性。他们还通过调整纤芯尺寸与光约束特性来控制传感器灵敏度。

在实验中，他们利用手指或测力计在传感器上施压并监测光输出。结果显示，该装置检测到与点击智能手机屏幕相当的指尖压力，灵敏度达到8.7~10.9dB/MPa。它还能检测到33毫秒内的光强度变化，在重复循环后仍性能良好。这些结果证实，该传感器在灵敏度、可靠性和重复性方面表现出色。

这项技术可以为机器人系统提供高精度触觉，确保人与机器之间更安全直观地协作。在医疗领域，该传感器还能集成到仿生假肢中，提供触觉反馈，实现更自然的抓握和操作。