机器人能否像外科医生的手指一样，感知组织的软硬、辨别隐藏的肿块？上海交通大学的研究团队正将这一设想变为现实。该团队近日开发出一款尺寸仅有1.7毫米——相当于一粒米大小——的新型传感器，可通过光学原理而非传统电子元件，实现全方向力与扭矩的**测量。相关成果已发表于国际光学**期刊《光学》（Optica）。
该项目由研究员杨建龙（Jianlong Yang）领衔。他表示，这项技术的核心价值在于赋予机器人"触觉"——让其在微创手术等高精度场景中，能够实时感知物理接触，从而规避误操作风险。
以光代电：颠覆传统触觉感知路径
现代医学影像系统虽能以极高精度呈现人体内部结构，却无法反馈力、扭矩等交互信息。这一盲区在微创手术中尤为致命——器械与组织之间的接触力若超出安全范围，后果难以挽回。该传感器的出现，正是为了填补这一关键空白。
从结构上看，该传感器由一根光纤和前端的软性弹性体探头构成。当探头接触物体时，弹性体随之形变，进而改变光学腔内的光场分布，产生特定的光斑图案。这些图案经光纤传输至摄像头，被实时记录为图像数据。
区别于传统电信号采集方式，整套系统完全依赖光学路径传递信息，从根本上规避了电磁干扰问题，也为传感器的微型化创造了条件。摄像头采集到的图像随后经由数据驱动算法进行分析，**还原全方向的力与扭矩信息。
实验验证：刚度识别与隐藏结构定位
实验室测试结果印证了这款传感器的实用价值。研究团队在模拟人体组织的材料中植入类肿瘤结构，传感器不仅能够检测出不同区域的刚度差异，还能准确定位这些隐藏结构的位置——这一能力与外科医生触诊时的感知逻辑高度吻合。
值得关注的是，在温度变化和探针弯曲等干扰条件下，传感器的测量结果依然保持了良好的精度和重复性。这对于手术环境下的可靠性要求而言，是不可或缺的基础性能。
据物理学资讯平台Phys.org披露，该研究源起于团队此前探索微创手术光学技术的持续努力，并非一蹴而就，而是多年技术积累的集中爆发。
商业化路径：制造一致性与集成化是关键
尽管实验室数据令人振奋，但从原型走向临床应用，仍有几道关口有待攻克。研究人员坦言，下一阶段的工作重点包括三个层面：提升批量制造的一致性、简化校准流程，以及将传感器集成至实际手术机器人工具中进行真实场景测试。
在正式商业化之前，还需确保系统在大规模生产条件下的稳定性能，并完成面向手术场景的紧凑化、易操作化改造。这些工程化挑战，是光学传感器从实验台走向手术台必须逾越的门槛。
这一成果代表着机器人触觉感知领域的重要突破，有望在精密手术、工业检测乃至软体机器人等多个赛道催生新的应用范式。中国在光纤传感与医疗机器人领域已具备相当的产业基础，此次上海交通大学的研究不仅彰显了本土基础研究的原创实力，也为国内相关企业提供了明确的技术方向——光学触觉传感有望成为下一代手术机器人差异化竞争的核心能力之一，值得产学研各方提前布局。