倫敦瑪麗王后大學突破觸覺感測技術 變色感測器讓機器人實時「看見」觸感

變色觸覺感測器問世 機器人觸覺感知邁向新紀元

英國倫敦瑪麗王后大學（Queen Mary University of London）工程團隊日前公開一項突破性觸覺感測技術，成功研發出能將無形力量轉化為可視色彩的變色感測器，讓機器人可以即時「看見」並理解觸覺訊號。

創新原理：光學感測與力學感知的結合

這項創新成果來自該校工程與材料科學學院博士後研究員 Giacomo Sasso 的研究。核心概念相當簡潔：當感測器表面受到外力時，感測材料會依據受力的位置與強度即時產生相應的色彩變化。與傳統壓力感測仰賴複雜電子陣列不同，這套系統透過視覺感知就能直接讀取觸覺訊息。

感測器運作時，機器人搭載的視覺系統可即時捕捉色彩變化圖案，進而生成接觸面積、應變（strain）分布與壓力分布的高解析度地圖。換句話說，機器人能在接觸發生的第一時刻精確掌握力量的分布狀態，無需複雜的信號處理轉換。

技術優勢與應用前景

相比傳統觸覺感測方案，變色感測器具有多項優勢。首先，它省卻了龐雜的感測探針陣列與對應的電路系統，結構簡潔而耐用。其次，即時視覺化的觸覺訊息使機器人決策更快速、更直觀。第三，高解析度的接觸分布圖能支持更精細的操控精度。

在應用領域上，此技術對無人機與機器人產業帶來多重想像空間：

• 工業製造：精密機械手臂在抓取易損物件、進行組裝作業時，能更準確調控施力，降低產品損傷率
• 醫療領域：手術機器人搭載此感測器，可在微創手術中提供即時的觸覺回饋，增強操作精度與安全性
• 無人機應用：無人機末端執行器（end-effector）整合感測器，使其在抓取、運輸或物件操作時更具適應性與可靠性
• 災難搜救：搜救無人機在瓦礫中搜索時，能更敏銳地偵測到被困者的輕微移動

業界意義

這項研究代表著機器人觸覺技術從「被動反應」邁向「主動感知」的轉變。傳統機器人仰賴預設程式應對已知接觸情景，而搭載變色感測器的機器人則能在接觸瞬間即時感應環境變化，做出更靈活的判斷。物理力學與光學感測的結合，開啟了機器人感知能力的新篇章，也為自主機器人的商業化應用掃除了一個重要障礙。