具身智能机器人要像人类一样理解世界，视触觉融合感知能力是关键，也是一大技术难点。当前，机器人在识别物体时，视觉和触觉通常由两套独立系统完成：一个负责“看”，一个负责“摸”。两种信息采集的位置不同、时间不同，在复杂操作中容易出现信息错位和信号干扰，限制了机器人对环境的准确感知。

近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料人工智能研究所研究员陈明、杨春雷团队联合新加坡南洋理工大学教授魏磊团队在《自然·传感》发表最新研究，有望解决这一难题。团队研发出了一种高灵敏度、低信号串扰的仿生视触觉传感器，在单一柔性材料单元内，实现了光电信号与压力信号的同源、同步感知。这项研究为柔性多模态传感提供了一种全新的材料与器件范式，有望为具身智能、人机交互和精密制造等领域带来新的“同源感知”方案。

目前，负责“看”的光电传感器与负责“摸”的压力传感器，往往在空间上分离布置，两种信号采集的时间也不同步，需要后期算法进行融合。“这形成了‘信息孤岛’。”陈明分析，传感器在物体材质区分、动态环境感知、多物理场同步监测等复杂任务中容易出现信息错位和信号干扰，限制系统对环境信息的综合理解能力。

研究团队注意到，海胆的管足在自然界中是一种独特的感知单元——其感光细胞和机械感觉细胞集成在同一个生物结构内，能够在局部完成信息整合。受此启发，团队提出了一种新的设计思路：将光电感知和压力感知集成到同一个柔性材料单元中，实现“同源、同步”的视触觉感知。

团队设计了一种垂直集成的传感器结构。该器件包含两个功能层：上层负责感知光，下层负责感知压力，两者通过共享电极垂直集成。两种信号通过独立的通道读出。

“实验数据表明，传感器对不同材质表面的细微差异具有较高敏感度，同时也验证了光电与压力两种信号能够各自独立工作、互不干扰。”陈明介绍。

研究团队进一步验证了该传感器在三种典型场景中的实用性。在物体识别中，5×5传感器阵列对铝合金、尼龙、硅橡胶等10种不同材质和结构的物体进行识别时，纯光模式准确率仅41%，纯压力模式为80%，而光电—压力同源模式的准确率提升至96%。

在机器人导航中，集成了36个传感器的球形机器人，在模拟火场中的自主导航成功率达94%。在土壤监测中，该传感器同时追踪了土壤湿度和光照强度的日变化规律，在园土、细河沙、红黏土三种土壤类型中的双模态识别准确率超过99%。

“在实际场景中，单一模态的信息往往不足以支撑复杂任务，需要两种感知方式协同工作。”陈明介绍，该研究首次将海胆管足的仿生范式转化为人工材料体系，为柔性多模态传感提供了全新的设计思路。它证明了“同源同步感知”在原理上的可行性，实现了从传统的“先看后摸”到全新的“同源感知”的技术转变，有望为具身智能、人机交互和精密农业等领域提供新的技术选项。

据了解，团队相关核心传感器专利已获得授权，并获批建设深圳市光电异质集成传感器中小试基地。当前，团队与多家企业建立合作关系，推动柔性传感器在具身智能、智能制造、医疗健康等领域的产业化应用。未来，团队将进一步推进该传感器的小型化和阵列化集成，探索在灵巧手视触觉感知等场景中的应用。