随着机器人技术的飞速发展,该领域目前已迈入“智能机器人”阶段,同时也面临若干新的挑战。“智能机器人”需以完备的感知技术为基础,实现多维度信息感知与反馈,具有推理、决策、规划等自主执行能力。然而,目前现有的感知设备还不能完全满足智能机器人的感知需求,导致其难以在黑暗、浑浊、狭窄区域以及集群条件下进行敏捷移动与作业。此外,感知需求的增长导致机器人功耗增加,而机器人可利用空间的局限性限制了自身储备能源的进一步提高。因此,亟需研究先进的新维度感知技术,实现对未知环境的高适应性、低功耗感知。新型仿生触觉感知装置作为机器人视觉、听觉感知的补足与延伸,通过与外界直接接触获取感知信息,可有效协助“智能机器人”增强感知能力、提升感知精度、扩充感知维度。仿生触觉感知装置参照生物组织、感觉器官等结构特点,可与多种传感机理相结合形成多类型传感器。其中,仿生摩擦电式触觉传感器基于摩擦起电与静电感应效应,具有结构简单、易于制造、自供能、灵敏度高等优点,可广泛应用于自驱动仿生触觉感知领域。因此,本文将仿生结构与摩擦纳米发电机（TENG）原理相结合,创新性地提出了一种仿鼠类触须毛囊结构的摩擦电式触觉传感器以应对机器人感知能力不足、感知功耗增加等方面的挑战。本文主要研究内容与结论如下:首先,耦合鼠类触须毛囊结构与独立层模式TENG工作原理,设计了一种仿鼠类触须毛囊结构的摩擦电式触觉传感器（Bionic Triboelectric Tactile Sensor,BTTS）。通过实验探究与对比分析,优化BTTS感知单元材料及尺寸构成,确定最佳构成方案并完成器件制作。并根据传感器结构与欧拉-伯努利（Euler-Bernoulli）无阻尼梁方程对BTTS受迫振动模型进行构建与模态分析,通过求解力学模型边界值得到BTTS前三阶固有频率,探究了传感器固有频率、触须横向位移响应、触须刚度、触须模态间的响应关系。同时,结合独立层式TENG理论,探究了BTTS机电转换特性,并通过静电学仿真研究得到进一步验证;随后,使用LinMot-E1100-RS线性电机、KEITHLEY 6514静电计、信号放大滤波装置、信号处理装置、NI采集卡及LABVIEW可视化程序搭建触觉感知测试平台,利用该测试平台对BTTS感知能力进行测试,测试过程采用控制变量法,系统性验证了BTTS在不同主动接触条件下对触觉信息的高效感知能力,探究了仿生触须偏转位移、偏转频率、偏转高度、偏转方向与传感器输出电信号之间的响应关系并通过归一化电压的变化趋势进一步证明了BTTS整体结构的可行性与稳定性;最后,构建了基于BTTS阵列与机器人JetBot的触觉感知系统,搭建障碍物实验场对该系统触觉感知能力进行测试,通过耦合航位推算、坐标系转化、拓展卡尔曼滤波算法、系统运动模型与观测模型等方法与模型,实现了基于BTTS触觉感知系统的反应式避障和局部地图构建,测试结果充分说明了该系统应用于机器人触觉感知的可行性与鲁棒性,展现出其进一步应用于未知环境探测、船体检测、人机交互中的价值与潜力。