孙立宁教授、苏州大学刘会聪教授与新加坡国立大学Chengkuo Lee教授在SmartBot期刊上发表了题为MEMS: The Sensory Nervous System for Embodied AI Robots的综述文章，系统梳理了MEMS技术在具身智能机器人中应用的现状与挑战。
具身智能（Embodied AI）的兴起标志着人工智能研究的一次根本性转变，即从虚拟世界走向真实物理环境，旨在构建能够在复杂、非结构化环境中实现感知、推理与行动的自主机器人系统。
然而，传统传感器受限于体积和功耗，难以满足机器人对自身状态与外部环境的全面感知需求。微机电系统（MEMS）技术凭借微型化、低功耗、高集成度和低成本等优势，已成为提升新一代机器人感知能力的关键支撑。
本文系统梳理了面向具身智能机器人的MEMS传感技术最新进展。通过集成测距、惯性、触觉、听觉和嗅觉等多模态MEMS传感器，机器人能够实现更为丰富的环境感知与交互，为不同应用场景下的高自主性、安全性和人机协作奠定坚实基础。可以说，MEMS传感器如同机器人的“感知神经元”，与人工智能构成的“认知大脑”深度融合，共同推动真正具备感知与智能的机器人新时代的到来。
图1 MEMS传感器在具身智能机器人中的应用
图文摘要
精准的环境感知是机器人实现自主导航、物体操控以及安全人机交互等核心功能的前提与基础。其中，测距传感器通过探测周围物体的距离，为环境建模与理解提供关键数据。MEMS 技术的引入，为测距传感器带来了微型化、低功耗和低成本等革命性优势，极大促进了高性能机器人的普及与发展。
MEMS 测距传感器通常通过检测机械结构的微小形变与振动模态变化，或分析发射波的传播特性来实现高精度距离感知。目前，以激光、超声波和电容测距为代表的多种 MEMS 技术，已共同构成机器人多场景环境感知的重要支撑，成为推动新一代机器人智能水平提升的关键技术。
图2 MEMS测距传感器分类及应用
精准的环境感知是机器人实现自主导航、物体操控以及安全人机交互等核心功能的基础。测距传感器通过获取周围物体的空间位置信息，为环境建模与理解提供关键支持。MEMS 技术的引入为测距传感器带来了微型化、低功耗和低成本等革命性优势，极大推动了高性能机器人的发展与应用。
MEMS 测距传感器通常依靠检测机械结构的微小形变与振动模态变化，或分析发射波的传播特性，从而实现高精度的距离感知。目前，以激光、超声波和电容测距为代表的多种 MEMS 技术，已构成机器人在多场景下实现环境感知的重要支撑，成为提升新一代机器人智能水平的关键驱动力。
图3 IMU在机器人中的多场景应用
在复杂的非结构化环境中，机器人需借助触觉感知实现精准、安全的物理交互。MEMS触觉传感器正如机器人的“电子皮肤”，不仅可检测接触力的大小与方向，更能感知压力分布、识别纹理、判断滑动状态甚至温度变化，极大丰富了机器人的物理交互能力。
基于压阻、电容、压电与摩擦电等效应，MEMS技术将微机械结构对外界刺激的响应转化为电信号，实现高灵敏度、高空间分辨率的触觉感知。这类传感器为机器人抓取操控、精细操作和人机协作等任务提供了关键支持。
图4 MEMS触觉传感器应用于手术机器人及灵巧手感知
柔性触觉传感器基于柔软且可拉伸的材料制成，能够紧密贴合复杂曲面，为机器人提供大范围、多模态的触觉感知能力。其核心原理是将压力、拉伸等机械信号转换为电阻、电容等电学变化，模拟人体皮肤的力学感知机制。
与传统 MEMS 触觉传感器形成互补：MEMS 传感器擅长局部高精度测量，而柔性传感器则可构建“电子皮肤”（e-skin），实现分布式触觉感知与更安全的人机交互。这类传感器不仅能够检测压力与形变，还可感知温度、湿度等多种物理量，广泛应用于机器人灵巧操作、可穿戴设备、健康监测及人机交互等领域，是提升下一代机器人环境适应性与交互智能的关键技术。
图5 柔性触觉传感器应用于机器人多变量感知
听觉感知显著增强了机器人与环境交互的能力，是实现具身智能机器人高级功能的关键。MEMS声学传感器，包括麦克风与扬声器，以其芯片级尺寸、高保真性能和低失真特性，为机器人提供了“听”与“说”的双向语音能力。
MEMS麦克风可准确捕捉人声与环境声音，实现语音指令接收、声源定位及工业设备状态监测。而MEMS扬声器则能够输出高声压、宽频带的音频，为机器人提供清晰、沉浸式的语音反馈。两者协同工作，构建了高自然度的人机语音交互基础，从而大力推动了机器人在服务、救援、工业检测等场景中的环境感知与人性化交互水平。
图6 MEMS声学传感器
嗅觉感知为机器人提供了超越人类能力的化学环境理解手段，是实现新一代智能机器人的关键感知维度。MEMS嗅觉传感器作为“电子鼻”的核心，能够识别气体种类、检测浓度变化并实时追踪气味源，极大扩展了机器人在环境监测、灾害响应与工业安全等领域的应用潜力。
通过感知挥发性有机物（VOCs）甚至危险化学品，机器人可执行化学品泄漏预警、爆炸物探测乃至疾病初步筛查等高风险任务，有效替代或辅助人类完成复杂和危险场景下的作业。
图7 MEMS嗅觉传感器
总结与展望
MEMS 传感器之所以成为具身智能机器人的核心基石，源于其独特优势与机器人复杂感知需求的高度契合。MEMS 工艺能够在毫米甚至微米尺度上集成复杂机电结构，在极小空间内实现高精度感知，显著推动了机器人系统的微型化与高性能化。无论是在机器人关节、指尖等受限空间中的嵌入式集成，还是在整个机体内部署大规模分布式传感网络，MEMS 技术都提供了传统传感器难以比拟的解决方案。
这种能力不仅保障了机器人运动自由度和外观整体性，更为实现真正意义上的“具身感知”奠定了硬件基础，即通过多维度、多模态的环境状态数据，为 AI 模型提供实时、丰富且可靠的物理交互信息。
文章来源：传感器专家网
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