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與機(jī)器人握手，為何那么難？

嬰兒1周歲就可以抓鬮了，但讓一個(gè)機(jī)器人學(xué)會(huì)抓握，卻是上百篇論文都講不清楚的事?？茖W(xué)家告訴我們，比起下棋像人、說(shuō)話(huà)像人、走路像人，讓機(jī)器人拿起一只氣球或端起一只玻璃杯，是更難辦的事?！?0年前，我們?nèi)镉芯湓?huà)：‘不要跟機(jī)器人握手’。”北京理工大學(xué)柔性電子器件與智造研究所所長(zhǎng)沈國(guó)震說(shuō)：“過(guò)去機(jī)器人沒(méi)有觸覺(jué)，無(wú)法控制力道，與人握手不懂得什么時(shí)候松開(kāi)手，一不小心可能會(huì)把人手部的骨頭捏碎?！?/p>

沈國(guó)震的話(huà)道出機(jī)器人研究的一大癥結(jié)——機(jī)器人身上少了一樣人類(lèi)器官，而且是最大的那個(gè)：皮膚。沒(méi)有皮膚，機(jī)器人就難以擁有發(fā)達(dá)的觸覺(jué)，電影史上經(jīng)典的機(jī)器人形象之一“剪刀手愛(ài)德華”，一不小心就發(fā)力傷人的場(chǎng)景，在今日機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室里仍不鮮見(jiàn)。

觸覺(jué)，是多種感知信息的“合體”：接觸的位置，接觸力的大小和方向，接觸物（甚至未接觸物）的溫度，紋理、硬度……我們的皮膚可以極其精妙地捕捉這些信息的蛛絲馬跡并傳遞給大腦。那么，給機(jī)器人加一身皮膚怎么樣？

電子皮膚已經(jīng)成為今日機(jī)器人學(xué)重要的研究領(lǐng)域。機(jī)器人借助電子皮膚擁有觸覺(jué)后，就能更充分、精準(zhǔn)地讀取環(huán)境中的壓力信號(hào)，行動(dòng)也就更為靈活有效。人的皮膚由表皮、真皮、皮下組織構(gòu)成，電子皮膚也是類(lèi)似的“三明治”結(jié)構(gòu)，由電極材料、活性材料、柔性襯底組成。

開(kāi)發(fā)一款電子皮膚，首先要解決的是材料“柔”的問(wèn)題。能作為皮膚的材料必須是柔性、可拉伸，而不是剛硬、易脆裂的。

開(kāi)發(fā)電子皮膚，還得在感知功能上下功夫。傳感是機(jī)器感知環(huán)境的基礎(chǔ)，分辨手里拿的究竟是一顆桃子還是一顆雞蛋，無(wú)不需要傳感器來(lái)判斷。

實(shí)際上，電子皮膚不只是機(jī)器人的下一代裝備，我們?nèi)祟?lèi)自己也“值得擁有”。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)方興未艾的今天，電子皮膚可能是人類(lèi)漫游元宇宙的重要助力。在虛擬世界中，電子皮膚能最大限度地還原觸覺(jué)，不僅使人能近乎真實(shí)地“摸”到虛擬物體，甚至能還原清風(fēng)、水流、火焰帶給人們的感覺(jué)，極大提升沉浸感和真實(shí)感。

此外，電子皮膚可使燒傷燙傷患者、截肢患者重獲觸覺(jué)，繼續(xù)享受美好生活。

對(duì)于身心健全的普通人而言，電子皮膚與人體直接接觸，憑借高精度傳感器可以直接測(cè)量我們身體數(shù)據(jù)，比如，心率、體溫、血糖、血壓的實(shí)時(shí)情況，相當(dāng)于精密程度躍升的“健康手環(huán)”。目前這類(lèi)技術(shù)已經(jīng)成熟，產(chǎn)品也將逐步進(jìn)入市場(chǎng)。

其實(shí)，科學(xué)家還有更大膽的想法——能不能將智能手機(jī)的功能融入電子皮膚？如果電子皮膚的傳感器足夠敏銳、電路暢通且性能穩(wěn)定，通過(guò)“點(diǎn)擊”電子皮膚的不同位置來(lái)收發(fā)消息、接撥電話(huà)，是不是也順理成章？也許到那時(shí)，我們真的就可以丟下手機(jī)，輕裝出門(mén)了。

（摘自《半月談》 張漫子/文）

責(zé)編：伍芳芳

一審：伍芳芳

二審：姚瑤

三審：黃維