触觉传感器提供关于物体的形态、弹性、材质特性,以及更细微的纹理信息,可以帮助机器人对外界物体实现精细识别与操作。目前在机器人精细操作领域对触觉传感器的需求也在与日俱增,但如何设计高效、便捷的触觉传感装置,实时获取物体的纹理与温度信息仍然是极具挑战的问题。本文针对机器人操作过程中所面临的不确定性,研究了利用触觉感知手段实现目标属性感知的方法,并从纹理感知与温度感知的两个角度分别研制了触觉传感装置,并将两种性能融合实现了机器人多模态感知。首先,设计了新型高分辨率的机器人多模态触觉传感装置。此装置可辅助机器人获取物体的温度、纹理及受力等多模态信息,分别适用于机器人二指手和五指手。实验结果表明,附着层的制备是该传感器性能的关键影响因素,此装置为后续的纹理、温度感知,机器人精细操作奠定了技术基础。其次,针对不同沟纹纹理的物体,基于纹理识别的触觉传感装置,提出了端到端纹理识别网络算法。使机器人能够感知到物体的微观纹理,建立了织物纹理数据集,搭建了基于端到端学习的纹理识别网络。实验表明,对于纺织物纹理数据库,所提的端到端纹理识别网络算法可以取得很好的识别纺织物纹理结果。另一方面,将感温变色材料应用到触觉传感器,利用丝网印刷技术设计基于温度识别的触觉传感装置。实验表明该传感器具有感知响应速度快、不同温度区间的颜色差异较大等优点。最后,将纹理感知与温度感知传感装置的性能综合集成为多模态触觉传感装置,并应用于UR机械臂和Robotiq机械手进行了精细装配和多模态感知操作实验。精细装配实验表明该触觉传感装置感知物体在机械手内的姿态性能满足机器人精细装配实验要求。多模态感知操作实验采用具有温度感知、纹理感知及多模态感知性能的触觉传感装置进行对比,实验表明,机器人利用多模态触觉传感装置的操作性能比具有单一模态感知的操作性能更好。