智能手錶、VR頭顯、動作捕捉服……這些可穿戴智能設備，正在成為人機交互的重要入口。人機交互技術正在深刻改變機器人、醫療健康與沉浸式計算等領域，而實現無束縛、無縫、連續的交互體驗離不開可穿戴傳感器網絡的支撐。但，它們身上總拖着一條隱形的“鎖鏈”——電池。現有無線可穿戴傳感器網絡普遍面臨兩大瓶頸：一是分佈式傳感器依賴笨重的電池供電，增加佩戴負擔且需頻繁更換;二是無線通信效率低下，難以同時滿足高速數據傳輸與高效能量供給。這些問題制約了可穿戴傳感網絡向真正無束縛人機交互方向的發展。如何擺脱電池與線纜對人機交互設備的束縛，實現更加自由、自然的人機交互，是業界面臨的普遍難題。

近日，清華大學深圳國際研究生院助理教授田曦、副教授丁文伯與合作者研發了一種無線無源可穿戴傳感網絡，為構建無束縛、持續運行的人機交互系統提供了新的技術路徑。

該研究團隊通過數字刺繡工藝，將液態金屬纖維織入服裝，構建出特殊設計的導電圖案，形成具有超寬帶無線傳輸特性的電磁超材料織物。以此構成的可穿戴織物網絡可同時支持13.56 MHz近場能量與2.4 GHz藍牙通信的無線傳輸。該無線網絡在極低的系統功耗下將數據吞吐量提升37.8倍、無線供能效率提高一倍。穿戴後，智能手機即可作為無線供能與通信的中心樞紐，向分佈在身體各處的無源傳感器傳輸能量，並同步採集多模態無線信號。

圖.無束縛體域傳感網絡在虛擬現實中的交互應用

研究團隊驗證了該無線無源體域傳感網絡在運動狀態下的穩定性，並在機器人遙操作、虛擬現實和人體數字孿生等場景中展示了直觀、無束縛的人機交互能力。

研究成果以“面向無束縛人機交互的超材料賦能無線無源體域傳感網絡”(Metamaterial-enabled battery-free wireless sensor networks for unencumbered human-machine interactions)為題，於9月14日在線發表於《自然·通訊》(Nature Communications)。

清華大學深圳國際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學副教授何田依依、教授胡希平為共同通訊作者。清華大學深圳國際研究生院2025級博士研究生張禕萌、何豐蔓為論文共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、深圳市科技計劃等資助。