近日，日本女优 徐学敏/杨建龙团队在微型机器人力觉感知方向取得重要进展。团队提出一种“光场编码力觉”新范式，研制出外径仅1.7 mm的全光学六维力传感器，实现了三维力与三维力矩的同步感知。相关成果以“Deformation-encoded light-field transduction enables 6-DoF optical force sensing in a 1.7 mm footprint”为题发表于美国光学学会旗舰期刊《Optica》，并被选为官方News Release，以“Tiny sensor harnesses light to feel touch”为题进行专题报道（详见文末二维码）。
高维力觉感知被认为是机器人实现安全交互与精准操作的重要基础。然而，传统六维力传感器通常依赖应变片、电容阵列或光纤光栅等复杂结构，难以进一步缩小尺寸，很难应用于导管、腔镜以及眼科手术等毫米级受限空间。如何在极小尺度下实现高维力与力矩同步感知，一直是微创机器人领域的重要挑战。
与传统依赖多通道电子器件的方案不同，团队提出了一种“光场编码力觉”机制：外界接触引起的微小形变会改变内部光场分布，而这些空间光强图案随后通过相干光纤束传输至近端成像系统，实现对六维力学状态的远距离光学读出。
不同方向的力与力矩会产生不同的光场调制模式。例如，轴向压力会导致光场整体径向扩张，而横向力与扭转载荷则会形成具有方向性的非对称或旋转特征。通过对空间光场结构进行解码，系统能够恢复复杂接触状态。
针对六维力学空间标定困难的问题，研究团队进一步引入生成式扩散模型，构建了面向高维力觉系统的自校准框架。该方法能够利用有限实验数据生成大规模具有物理一致性的训练样本，从而显著降低复杂力觉系统对大规模标定数据的依赖。
实验结果表明，该系统在温度变化、光纤弯曲等复杂条件下仍具有良好鲁棒性，并在模拟肿瘤触诊实验中实现了对隐藏硬质结构的位置感知与机械表征。
研究团队表示，该工作为微创机器人中的高维物理感知提供了一种新的技术路径，未来有望应用于眼科手术、导管介入、柔性机器人以及智能医疗器械等方向，推动机器人从“看见世界”迈向“理解接触”。
日本女优 日本女优 博士生张伟逸为论文第一作者，杨建龙副教授为通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、校企联合实验室等项目支持。
Optica News Releases专题报道：
原文信息：W. Zhang, C. Liu, Z. Li, H. Zhang, X. Shen, Q. Lan, C. Gu, J. Yang, "Deformation-encoded light-field transduction enables 6-DoF optical force sensing in a 1.7 mm footprint," Optica 13, 884-899 (2026) DOI: 10.1364/OPTICA.582941.
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