本报讯（记者赵广立）中国科学院自动化研究所研究员程龙团队研发了一款“触觉-接近觉”双模光电传感器，并提出一套通用的“接近-触觉伺服控制框架”，为下一代机器人提供了“皮肤感知”能力，不用看、只用摸，仅凭“手感”，就能判断一颗番茄的成熟度。近日，相关成果在线发表于《电气电子工程师学会机器人学汇刊》。

在人机交互和智能操作任务中，触觉与接近觉（非接触式感知）至关重要。然而，目前大部分机器人传感器只能实现“碰到才知”，即纯触觉，或者只能“远远看着”，即纯接近觉。有些双模传感器虽然试图兼顾两者，却常常面临体积庞大、易受环境干扰、不同感知模式互相串扰等问题。很多设计无法在同一个器件内独立、稳定地运行两种感知模式，导致机器人在复杂任务中“手忙脚乱”。

为解决这些难题，研究团队另辟蹊径，全部采用光电原理研发了该款“触觉-接近觉”双模光电传感器，通过两种不同结构实现双模感知。其中，触觉靠“可变光路”，即外力使柔性盖板下压，遮挡红外光路，光强变化转化为压力信号；接近觉靠“表面反光”，发射红外光并接收物体反射光，通过光强判断距离和表面属性。两种感知模式互不干扰，可以同时有序运行。

研究团队基于多种触觉特征与接近觉特征，首次提出“接近-触觉伺服控制框架”，让机器人能灵活切换纯触觉、纯接近觉、双觉混合三种模式。团队开展了机器人仅凭“手感”对番茄成熟度判断的实验。实验中，研究人员将两个双模传感器分别嵌入Franka机械臂夹爪的两侧。当机械臂缓缓闭合抓取番茄时，整个过程被划分为两个阶段：一是非接触的接近阶段， 二是轻触抓取的接触阶段。

基于两阶段采集的时序多模态数据，团队设计了一个名为TPNet的深度学习模型，输出四类成熟度判断：未熟、半熟、成熟、过熟。实验结果显示，该模型的成功率达到94.4%。此外，系统还能捕捉番茄两侧成熟度不一致的罕见情况，即“阴阳果”，进一步提升了判断的鲁棒性。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1109/TRO.2025.3629784