我国科研团队突破机器人触觉感知技术 机械手"穿针引线"精度达国际领先水平

问题——从“能动”到“能用”,灵巧操作仍是机器人走向规模应用的短板。

近年来,机器人在运动控制、路径规划等方面进展明显,但在面对真实世界的复杂物体时,仍常遭遇“抓不稳、抓不准、抓不快”的瓶颈:物体形状多变、材质差异大,尤其是塑料袋、软包装、线缆等易变形物体,对末端执行器的感知与控制提出更高要求。

能否完成类似“穿针引线”的精细动作,被业内视为检验灵巧手能力的重要指标之一,也直接关系到机器人能否在物流分拣、柔性制造、商业服务等高频场景中稳定作业。

原因——感知不足与协同不够,是制约灵巧手能力提升的核心矛盾。

灵巧手不仅需要结构设计与驱动控制,更依赖实时、可靠的触觉反馈。

传统视觉系统在遮挡、反光、相似纹理等情况下易出现误判;单纯依靠力传感又难以获得接触细节与形变信息,导致抓取策略“后知后觉”。

同时,灵巧手技术链条长,涉及材料、微电子、传感器封装、信号处理与算法控制等多学科融合,若缺乏系统化协同,往往出现“算法先进、硬件跟不上”或“传感丰富、数据难用”的断点,影响整体性能与可靠性。

影响——灵巧手能力提升,将带动机器人应用从展示性向生产性跃迁。

在北京邮电大学实验室,科研人员展示机械手完成细线对准针孔并穿过的操作,体现出对微小目标定位与稳定控制的能力。

团队负责人方斌介绍,围绕易变形物体抓取这一难点,团队在2025年计划的重要攻关方向之一,是通过与材料、微电子等专家的深度协同,提升机械手“感知式抓取”的速度与精度。

面向物流场景中种类繁多、包装各异的商品,团队自主研发高分辨率视触觉传感器,相当于为机器人的指尖补上“末梢感知”,使其在接触过程中获取更细致的触觉信息,从而更快调整抓取姿态与力度。

上述进展若能持续转化为稳定、可复用的工程方案,将有望提升分拣效率、降低破损率,并增强机器人在复杂环境下的作业鲁棒性,对产业端“可用、好用、耐用”的需求具有现实意义。

对策——以场景牵引突破关键器件与系统集成,构建从实验到应用的闭环。

业内普遍认为,机器人落地不能仅靠单点性能提升,而要将传感、控制与执行系统进行一体化设计,并在真实场景中反复验证、迭代优化。

一方面,要围绕末端执行器关键器件持续攻关,在传感器分辨率、响应速度、抗干扰能力与耐久性上实现综合提升,同时重视标准化接口与可维护性,避免“能做演示、难以量产”。

另一方面,要以物流分拣、智能制造、商业服务等需求明确、数据丰富、迭代快的场景作为试验田,通过“任务—数据—模型—控制策略—硬件改进”的闭环,把实验室指标转化为工程指标。

此外,还需推动多学科协同机制常态化,形成从材料、器件到系统与应用的协作链条,提升整体研发效率与成果转化速度。

前景——人形机器人要从“提线人偶”走向“价值创造者”,关键在于精细操作能力与可靠性并重。

随着智能制造向柔性化、个性化升级,传统自动化设备难以覆盖多品类、小批量的生产需求,具备灵巧手的机器人有望在换线频繁、工序复杂的环节发挥作用;在商业服务领域,具备更强“手感”的机器人也可能在整理、取放、搬运与简单装配等任务中逐步释放劳动力。

方斌表示,人形机器人不应止步于外形拟人或动作展示,更要加快练就能在产业与服务中创造价值的“真功夫”,团队将继续锤炼机器人精细操作能力,推动其进入更多实际应用场景。

可以预见,未来竞争将不仅是单机能力的比拼,更是软硬件协同、场景适配与规模化交付能力的综合较量。

科技创新的每一次突破,都源于对细节的精益求精和对实用性的不懈追求。

从"穿针引线"到复杂操作,机器人灵巧手技术的进步体现了我国科研工作者勇于攻坚克难的创新精神。

随着更多核心技术难题的逐步解决,人形机器人必将从科幻走向现实,成为推动产业升级和社会进步的重要力量。