李润伟团队｜让机器人的触觉更灵敏

在日常生活中，触觉传感器更像一个“压力开关”——按下去，电路接通。但磁触觉走的是另一条路：它不是直接测量压力，而是通过“磁场变形”来反推外力。

这带来了几个天然优势：

信号解耦能力强：可以“隔空感知”——磁铁和探测芯片不必贴在一起，中间隔着保护层也能工作，这为设备防水、防腐蚀留出了空间。

环境鲁棒性高：不怕脏、不怕潮——水滴、油污、灰尘几乎不影响磁场信号的稳定，这一点在工业流水线或医疗场景中尤为关键。

结构设计灵活：适合柔性、可拉伸甚至封装体系。

多维力感知潜力：能“分辨”力的方向——普通传感器通常只能感知“按了多大力”，而磁方案还能感知“是推还是拉”“有没有扭转”。这种多维力感知能力，是精细操作的前提。

通过将永磁微粒引入弹性基体，实现外力作用下的磁场分布变化，是当前最主流的材料设计策略。将磁粉掺进柔软的硅胶或弹性体里，做成一块能变形、能回弹的“磁性橡胶”。

当外力按压这块材料，内部的磁粉分布发生改变，周围的磁场也随之变化。贴在旁边的感应芯片捕捉到这种变化，就能反推出受力的大小和方向。

但问题随之而来：磁粉怎么掺、掺多少、颗粒怎么排列，都直接影响传感器的灵敏度与稳定性。 掺多了材料变硬，掺少了信号太弱。颗粒方向杂乱无章，磁场变化就不规律。

这正是李润伟团队重点关注的方向——不是简单地找一种材料，而是设计一套从配方、结构到工艺的系统方案。

李润伟表示，磁触觉传感的性能并不由材料本征参数单独决定，而高度依赖结构设计。材料与结构的协同设计，是推动磁触觉传感器从概念验证走向复杂系统应用的关键。

比如，在磁性薄膜表面做出微小的金字塔阵列或柱状结构，同样按下去，形变更集中，磁场变化更显著，灵敏度就能成倍提升。

再比如，磁铁在上、芯片在下，与磁铁在侧、芯片在中，两种布局感知到的信号特征完全不同。合理的设计甚至能实现“一感多测”——按一下，同时算出压力、剪切力、扭转角度。

尽管实验室已能做出柔韧如皮肤、感知硬币轻重的磁触觉薄膜，但距离大规模应用仍有几道硬门槛：

稳定性——反复按压成千上万次，磁性复合材料的磁场会不会衰减？橡胶会不会疲劳？

可制造性——实验室手工贴片可行，但大规模生产时，如何保证每片传感器的磁场特性一致？

集成度——既要柔性、又要高灵敏度、还要低功耗，如何平衡这些矛盾？

未来突破仍将依赖磁性材料设计、柔性结构工程与器件集成策略的深度融合。

回到最初那个问题：为什么我们要给机器人赋予触觉？

因为触觉是人类理解世界的底层语言。没有触觉的机器人，就像戴着厚手套做手术的外科医生——能看见，却不敢用力。而磁触觉传感，正凭借它对环境不敏感、对力方向敏感、结构灵活等独特优势，成为打开这扇门的一把钥匙。

从磁性橡胶的配方调试，到微结构的精巧雕刻，再到柔性电路的集成封装，李润伟团队勾勒出一幅清晰的路线图：材料是基石，结构是杠杆，应用是终点。

也许用不了太久，当你和机器人握手时，会惊讶地发现：它的手心，会带来温度的触感。