人类的双手可以精准地感知细小的摩擦力，这一切都要归功于人类皮肤内的神经感知单元。这种天赋能够让人类轻松地使用各种工具，但试想一下，如果机器人具备这种精细的触控感知能力，我们的世界将会变成怎样？
 

你可以想象一下，如果一个机器人的灵巧手拥有摩擦与滑动这种感知能力，就像我们人类一样，那机器人灵巧手将会更好提升自适应抓取能力。这些年科学家们一直在尝试为机器人增加触觉感知能力。  

尽管在该阶段已经取得了不小的进步，但柔性三维力传感器的开发仍在研究阶段。与基于刚性梁的传感器不同，这些传感器具有令人难以置信的前景，能够适应各种表面并执行需要精细的任务。然而，研究人员仍在努力应对复杂结构、复杂解耦方法和不一致性能带来的挑战。

从实验中，研究人员在绳结中汲取灵感，发明了一种叫做聚合物光纤维结的物质，这种物质的三维结构打破了纤维原来的圆形对称性，重新分布了纤维表面的载荷。反过来，这使单个纤维单元能够对来自不同方向的力刺激做出独特的反应，有望创造出更加复杂的三维力传感器。

聚合物光纤维具备很多优势，如紧凑、坚固、制造简单且成本低廉。这项研究揭示了它们对定向力的反应，并展示了它们在三维力测量中的潜力。   

在这些理论知识的基础上，研究人员精心设计了一系列聚合物光纤维结，并在实验过程中，实现了三维力检测。通过将传感器集成在机器人的指尖，获得了包括压力、摩擦和滑动在内的触觉信息，为此机器人灵巧手可以利用这种具备触控感知能力来执行更加高级的任务，比如进行自适应抓取和操作更加复杂的工具。

这项研究发表在《影响因子》杂志上，该研究介绍了一种通过结合光纤组合构建三维力感器的新策略。通过分析光纤维结的力学结构，研究人员成功提高了压力、摩擦和滑动的传感性能。这种方法简化了系统复杂性并克服了与信号解耦相关的计算挑战。

研究人员通过使用变化点检测算法进行集成，实现实时数据处理和选择，进而形成用于机器人操纵的触觉反馈系统。该系统测量法向力和剪切力，并检测滑动，使机器人能够自适应地抓取物体和操纵工具。

文章中演示自适应抓取移动物体以及用两指机器人手灵巧地操作刀和钥匙。

聚合物光纤的使用使得结传感器轻便、灵活且廉价。传感器的非金属特性使其不受电磁干扰。制造工艺简单，不需要复杂的微纳加工技术，大大降低了传感器的生产门槛。

此外，聚合物光纤不仅充当传感元件，还充当信号传输通道。这一特性简化了传感器阵列的信号采集过程，有利于系统集成。此外，单根聚合物光纤可用于创建多个光纤结，从而通过结合功能材料或多波长信号复用等策略来实现附加功能。