上海交通大学的研究团队近日取得一项重要突破：他们研发出一款直径仅1.7毫米、体积不足一粒米的光学传感器，能够赋予手术机器人感知力、压力与扭矩的能力。这一成果由团队负责人杨建龙（Jian Long Yang）主导，相关信息经专业科技媒体"Interesting Engineering"报道后引发广泛关注。
当前手术机器人系统主要依赖视觉图像引导操作，对于人体内部复杂腔道中的物理接触几乎毫无感知。一旦器械接触到敏感组织，系统无法即时反应，存在潜在的手术风险。研究团队认为，这款新型传感器有望从根本上改变微创手术的方式——机器人将能够在实时状态下感知任何不安全的组织接触并立即作出响应，从而有效规避误伤风险。
以光代线：光纤形变驱动触觉感知
传统力觉传感器普遍存在体积偏大、难以集成于微型医疗器械的短板，在极端狭窄的手术通道中更是无用武之地。此次研发的传感器另辟蹊径，以光纤为核心介质，完全摒弃了传统电子元件，从而使其天然适配微型化医疗器械的应用需求。
其工作原理如下：传感器前端装有一个柔性橡胶头，当与外部物体接触时，橡胶头发生微小形变，进而改变光纤内部的光传播模式。系统随即对这一变化产生的光学图像进行采集，并通过数据驱动算法计算出各方向上的受力大小与扭矩数值。整个过程无需电流传导，既抗干扰，又安全可靠，尤其适合在磁共振等特殊医疗环境中使用。
凝胶模型实验验证隐藏肿瘤探测能力
为验证技术可行性，研究团队将传感器置入模拟人体组织的凝胶模型中进行测试。凝胶内预先埋入了类似隐藏肿瘤的固态结构，实验结果表明，传感器能够精准定位这些隐藏异物的位置。这一发现意义深远——未来或可将其应用于早期肿瘤筛查，抑或作为外科医生在复杂手术中的辅助感知工具，对肉眼难以分辨的病灶实现触觉级别的探查。
研究团队进一步指出，将该传感器集成至手术机器人系统后，医生将获得前所未有的操控精度与安全保障，尤其是在眼内手术或穿越极度狭窄手术通道的操作场景中——任何细微的误触都可能损伤脆弱组织，而传感器的实时反馈将为这类高风险操作筑起一道防护屏障。
量产与集成：迈向真实手术室应用
目前，研究团队正着力优化传感器的制造工艺，并致力于降低校准复杂度，为其后续集成至医疗及工业机器人、开展长周期真实环境测试奠定基础。团队还计划开发集成化、易部署的配套系统，使临床医生和工程师均能便捷调用这一技术，推动其真正落地于手术室与工业场景。
在手术机器人领域，触觉感知长期是制约系统能力上限的核心瓶颈。这项来自中国高校的原创性研究，以光学路径突破了电子传感的固有局限，为国内医疗机器人企业提供了新的技术参照。随着国内微创手术机器人市场加速扩容，率先将触觉感知模块纳入产品迭代路线图的企业，有望在下一轮竞争中占据先机。