如何摆脱电池与线缆对人机交互设备的束缚，实现更加自由、自然的人机交互？近日，清华大学深圳国际研究生院助理教授田曦、副教授丁文伯与合作者研发了一种无线无源可穿戴传感网络，为构建无束缚、持续运行的人机交互系统提供了新的技术路径。

人机交互技术正在深刻改变机器人、医疗健康与沉浸式计算等领域，而实现无束缚、无缝、连续的交互体验离不开可穿戴传感器网络的支撑。然而，现有无线可穿戴传感器网络普遍面临两大瓶颈：一是分布式传感器依赖笨重的电池供电，增加佩戴负担且需频繁更换；二是无线通信效率低下，难以同时满足高速数据传输与高效能量供给。这些问题制约了可穿戴传感网络向真正无束缚人机交互方向的发展。

图1. 电磁超材料赋能无线无源体域传感网络的工作原理与系统架构

该研究团队通过数字刺绣工艺，将液态金属纤维织入服装，构建出特殊设计的导电图案，形成具有超宽带无线传输特性的电磁超材料织物。以此构成的可穿戴织物网络可同时支持13.56 MHz近场能量与2.4 GHz蓝牙通信的无线传输。该无线网络在极低的系统功耗下将数据吞吐量提升37.8倍、无线供能效率提高一倍。穿戴后，智能手机即可作为无线供能与通信的中心枢纽，向分布在身体各处的无源传感器传输能量，并同步采集多模态无线信号。

图2.无源传感器节点

图3.无束缚体域传感网络在虚拟现实中的交互应用

研究团队验证了该无线无源体域传感网络在运动状态下的稳定性，并在机器人遥操作、虚拟现实和人体数字孪生等场景中展示了直观、无束缚的人机交互能力。

研究成果以“面向无束缚人机交互的超材料赋能无线无源体域传感网络”（Metamaterial-enabled battery-free wireless sensor networks for unencumbered human-machine interactions）为题，于9月14日在线发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

清华大学深圳国际研究生院助理教授田曦、副教授丁文伯以及深圳北理莫斯科大学副教授何田依依、教授胡希平为共同通讯作者。清华大学深圳国际研究生院2025级博士研究生张祎萌、何丰蔓为论文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、深圳市科技计划等资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-77600-2

文/图：张祎萌

编辑：叶思佳

审核：林洲璐