在數(shù)字化與智能化浪潮之下，人形機器人正從工業(yè)領域邁向企業(yè)年會、文娛展演、體育賽事等多元場景。盡管這些新潮設備功能強大，但其機械感明顯、動作生硬的短板仍待突破。柔性觸覺傳感器技術的突破，被視為賦予機器人類人觸覺的關鍵。而在上海科創(chuàng)職業(yè)技術學院，9名年輕學子早在2024年便聚焦于此，以實際行動投身研發(fā)。

“我們的目標是開發(fā)出一款能同時感知三維力的柔性觸覺傳感器，賦予機器人更接近生物皮膚的觸覺感知能力?！彪m然還是在校生，但團隊僅用一年多時間便取得突破——一款名為“微靈觸覺”的新型觸覺傳感器已經(jīng)進入收尾封裝階段，并吸引了6家科技型企業(yè)拋出合作意向。

學生組團搞開發(fā) 搭建起“企業(yè)化”運作模式

去年年底，上?？苿?chuàng)職業(yè)技術學院創(chuàng)新教育總結表彰大會上，工業(yè)機器人技術專業(yè)大二學生劉晨在年度獲獎項目路演中表現(xiàn)搶眼，其團隊提出的“聚焦人形機器人觸覺困難·產(chǎn)教融合方案”引發(fā)關注，更引人注目的是這支平均年齡不足20歲的職教學生團隊。

團隊共9人，來自工業(yè)機器人技術、數(shù)控技術、智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術等多個專業(yè)，分工明確：產(chǎn)品研發(fā)、市場營銷、財務管理、數(shù)字媒體宣傳等崗位一應俱全，甚至還設有研發(fā)負責人、營銷負責人、財務總監(jiān)等崗位。

劉晨在學院創(chuàng)新教育總結表彰大會上路演

“我們打算畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)?！眲⒊扛嬖V記者，中職階段學習工業(yè)機器人技術的經(jīng)歷，促使他報考上海科創(chuàng)職業(yè)技術學院，并希望能在該領域闖出一片天地。2024年9月入學后，他便主動尋求機會。當時恰好該校教師張怡、趙學功手上有一個聚焦新型柔性傳感器開發(fā)的項目，他與另一名同學李澤鍇隨即加入。不久后，另外幾名同學朱海燕、唐海亮、王添樂、張壟鵬、程清、余新艷、高銘灝也陸續(xù)加入。此外，教師孟祥闊、劉京東也加入指導教師陣營。至此，團隊正式成型。

大小方向同檢測 彈性體介電層“以柔克剛”

技術研發(fā)，必然要攻克技術難點。團隊調研松江區(qū)多家企業(yè)后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有觸覺傳感器技術雖能監(jiān)測單一維度、簡單靜態(tài)壓力，但在復雜力學場景中，普遍難以像生物皮膚般同步、實時且高分辨率地感知作用力在三維空間中的大小、精確方向以及空間分布形態(tài)等，導致其在機器人靈巧操作、醫(yī)療觸診模擬、人機安全交互等實際工業(yè)生產(chǎn)和復雜應用場景中，往往無法達到預期的性能指標和應用效果。

為突破技術瓶頸，團隊創(chuàng)新設計“微靈觸覺”三維力柔性觸覺傳感器，采用四電容敏感單元結構和微圓臺結構化的彈性體介電層設計。與傳統(tǒng)柔性傳感器相比，該產(chǎn)品基于電容式傳感原理，采用“1 個頂電極+4 個獨立底電極”布局，通過四路電容信號差異耦合，實現(xiàn)大小、方向三維力同步檢測?！罢麄€研發(fā)過程中，我們累計完成了‘20 + ’組結構參數(shù)迭代、‘50 +’次工藝驗證，最終才敲定穩(wěn)定可靠的核心結構方案?！眲⒊空f。

傳感器內部組件

“從物理機制上講，微圓臺陣列的彈性形變特性與四電容單元機構的空間分布能夠形成互補，從而滿足性能優(yōu)化需求?！眲⒊窟M一步解釋，在法向力作用下，微圓臺的集中壓縮效應能使電極間距變化量提升3 倍以上，顯著放大電容變化率；切向力作用時，四電容單元的對稱布局可精準捕捉頂電極的偏移軌跡，通過相鄰電容的差值耦合實現(xiàn)力的方向的定量解耦，從而解決傳統(tǒng)傳感器三維力信號耦合干擾的行業(yè)難題。

科研開發(fā)接地氣 孵化技術轉化“中試車間”

談及傳感器命名，劉晨展示一片僅4平方厘米的薄膜芯片解釋道：“微以形，靈以神，觸以境，覺以慧。微是其毛孔，靈是其神經(jīng)，觸是其相遇，覺是其覺醒，‘微靈觸覺’合起來意為用微納結構實現(xiàn)的、靈敏到可以覺察細節(jié)的柔性觸覺技術，讀來既朗朗上口，又有東方美學韻味?！?/p>

過去一年，該項目獲第十九屆“挑戰(zhàn)杯”上海市大學生課外學術科技作品競賽一等獎、中國國際大學生創(chuàng)新大賽（2025）市賽金獎等多項榮譽，團隊還以學生為第一作者申請了專利“一種三維力柔性觸覺傳感器及其制備方法”。

成績的取得使這群年輕創(chuàng)客為之振奮，也促使他們在創(chuàng)新的道路上穩(wěn)步前行。常在松江大學城各高校學習的張怡清醒地認識到，高職院校學生雖然在學術深度上不及一流高校，但在產(chǎn)教融合上優(yōu)勢顯著，“我們的課題、項目對準企業(yè)需求，學生常駐企業(yè)車間和實驗室，更懂企業(yè)、更懂市場?！?/p>

團隊成員在進行相關測試

“微靈觸覺”不僅解決了傳統(tǒng)傳感器低壓靈敏度不足與三維力解耦困難問題，還具備快速產(chǎn)業(yè)化潛力與較強的市場競爭優(yōu)勢。劉晨表示，相比市場同類產(chǎn)品，該傳感器定價更低，且提供定制化服務和完善的售后服務。

上海科創(chuàng)職業(yè)技術學院創(chuàng)新教育負責人梁曉琦認為，該項目是職業(yè)院校探索特色科研、創(chuàng)新教育的縮影：“立足區(qū)域發(fā)展，聚焦生產(chǎn)一線，研發(fā)方向圍著企業(yè)需求轉，力求解決生產(chǎn)實踐中的技術難題，課堂就是把技術轉化為生產(chǎn)力的‘中試車間’。而產(chǎn)教深度融合與校企合作平臺的廣泛搭建，無疑為學生暢通‘創(chuàng)意—創(chuàng)新—創(chuàng)業(yè)—產(chǎn)業(yè)’轉化路徑提供了便利?！币栽擁椖繛槔?，6家意向購買企業(yè)中，2家為學院的校企合作基地。

■記者 王梅 文/圖

■編輯 王梅

■欄目責編 朱俊輝 ■欄目主編 顏瑾

上觀號作者：上海松江