随着机器人技术从「预设程序执行」向「具身智能交互」跨越，触觉感知作为理解物体属性、实现精细操作的核心感测方式，其重要性日益凸显，但当前系统在感知维度、分辨率及信号解读能力上仍远逊于人类，导致机器人往往处于「有感无知」的状态。
在此背景下，清华大学深圳国际研究生院丁文伯团队联合无界智航（Xspark AI）及多所国内外科研机构，从鸽子卓越的多光谱视觉和非成像感知机制中获得灵感，研发出了一种仿生多模态触觉传感器 SuperTac。
该系统将多光谱成像、摩擦电感测与惯性测量融为一体，并通过构建 8.5B 参数的触觉语言模型 DOVE，实现了触觉信号从底层感知到高层语义推理的突破。
相关成果作为封面元素发表于《Nature Sensors》第一期，也是国内以第一单位在该期刊发表的首篇，标志着机器人触觉感知向「人类水平」迈出了关键一步。
- 论文标题：Biomimetic multimodal tactile sensing enables human-like robotic perception
- 论文链接：https://www.nature.com/articles/s44460-025-00006-y
图 1 Nature Sensors 第一期封面图，SuperTac 作为核心元素在封面上进行了展示（右下角）
一、仿生逻辑：从鸽子眼球到多模态感知架构
鸽子拥有自然界最复杂的感知系统之一，SuperTac 的硬件设计对应了其生物学特征。
图 2 仿生学设计：受鸽眼启发的高分辨率多模态触觉传感器
多光谱视觉的迁移：从视锥细胞到多通道相机
鸽子的视网膜包含多种视锥细胞，不仅能感知可见光，还拥有人类不具备的紫外线（UV）感知能力。
SuperTac 集成了小型化的多光谱成像模块，覆盖了从紫外（390 nm）、可见光（400–700 nm）到近红外（940 nm）及中红外（5.5–14.0 μm）的超宽频段。
通过引入超宽频段成像，机器人能够在单一交互中同时解析热辐射、荧光位移等深层物理信息，实现了对物体形状、纹理、颜色和温度的全面表征。
非成像感知的映射：从地磁感应到 TENG / IMU
鸽子能通过视网膜中的隐花色素等分子感知地磁场，这是一种不依赖图像的物理感知。SuperTac 在 1 mm 厚的皮肤内嵌入了摩擦纳米发电机（TENG）和惯性测量单元（IMU）。
TENG 利用接触起电原理，根据不同物体的电负性差异识别材质（准确率 95%），并实现 15 cm 内的接近觉感知。IMU 模拟生物的本体感受，捕捉 0–60 Hz 的振动及碰撞信号。通过将摩擦电与惯性信号与光场调制耦合，传感器无需密集电极阵列即可扩展出对材质极性、震动及空间姿态的感知能力。
二、核心机制：光场调制的「智能感知层」
SuperTac 的核心竞争力在于其厚度仅为 1 mm 的光场调制多层感知皮肤。皮肤最外层的导电层采用透明的 PEDOT:PSS，通过丝网印刷技术在具有优异拉伸性能的 TPU 薄膜上形成涡旋线电极设计。这种涡旋设计能提供均匀的电学信号，结合摩擦起电机制，使皮肤在接触不同电负性物体时产生截然不同的电学反馈，从而实现高精度的材质分类与 15 cm 范围内的接近觉探测。
