智能机器人如何实现类人的高灵巧操作？触觉（jiào）传感（gǎn）器在（zài）当中起到至关重要的作用。这就好（hǎo）比皮肤之于人，智能机（jī）器人的“皮肤”——触（chù）觉传感器越（yuè）灵敏，类人操作也（yě）就越灵巧（qiǎo）。

近（jìn）日，厦大航空（kōng）航天学院周伟教授团队在柔（róu）性触（chù）觉传感器研究领域取得重要进展（zhǎn），提出（chū）了可以实现超灵（líng）敏高（gāo）频动态力检测的柔性触觉传（chuán）感器新（xīn）工作模式，突破（pò）了（le）传统（tǒng）传感器灵敏度的理（lǐ）论极限值并得（dé）到显著提（tí）升。这意味着，有了该传感（gǎn）器，机器（qì）人操作灵（líng）巧度将有望得到大大提（tí）升。

这一研究成果发表在Nature Communications期刊，厦大（dà）航空航天学院机电工程系张金惠博士后为论文第一（yī）作者。

突破：超灵敏（mǐn）高（gāo）频动（dòng）态力（lì）检测

让机器人（rén）来帮我们（men）倒（dǎo）水（shuǐ），实（shí）现的可能性大吗（ma）？

接（jiē）触（chù）杯（bēi）子、开始（shǐ）倒水、判断接水（shuǐ）量、接几分（fèn）满、送到指定位置、放下杯子。这（zhè）些我（wǒ）们再平常不过的操（cāo）作，对智能机器人而言，能（néng）否精准操作绝对是个考验。

成（chéng）功与（yǔ）否，智能机器人的（de）“皮（pí）肤”，也就是触觉传感器在当中起了至（zhì）关（guān）重（chóng）要的作用。当一款适合的（de）柔性传感器贴附于机（jī）器人的手时，机器人整个（gè）倒水过程就可以精确地（dì）被（bèi）检测到（dào），以此辅助它进（jìn）行类人的（de）高灵巧操作。

这样的场景，在周伟团队（duì）的实验（yàn）室上演了很（hěn）多次（cì）。

当前（qián），在智（zhì）能机器人动（dòng）态力（lì）检测应用中，常常使用压电式柔性（xìng）触觉传感器，但传统（tǒng）的（de）压电式柔（róu）性触觉传感器灵敏度受（shòu）限于（yú）自身灵敏度理（lǐ）论极限值。也（yě）就是说，智能机器人（rén）的（de）“皮肤”从接（jiē）受到指令（lìng）到执行操作的（de）灵（líng）巧度并不如人意。

周伟团队的突破（pò）在于为智能机器人“皮肤”提出了全新的工（gōng）作模式，大大提升（shēng）了智能（néng）机器人“皮肤”的灵（líng）敏（mǐn）度。

周伟说，研究工（gōng）作受节肢动（dòng）物结（jié）构组成（chéng）的启发（fā），提出（chū）的（de）这种仿（fǎng）生型（xíng）“刚（gāng）柔并济（jì）”柔性触觉传（chuán）感器，不仅可（kě）以提（tí）升柔（róu）性材料（liào）的力传递效率，而且（qiě）颠覆了传（chuán）统压（yā）电式柔性触觉传感器的工作（zuò）模式，使传感器灵敏度得（dé）到显著提升且可达（dá）到理论极限值（zhí）的17倍，并具有5600 Hz宽带（dài）宽、0.0094.3 N线性检测范围和实时力方向识别的优（yōu）异性（xìng）能。

也就是说，有了该（gāi）传感器，智能机器人的操作会更灵巧，也（yě）会更灵敏地感知外（wài）界作用力的大小和（hé）方向。

团队介绍，该研究成（chéng）果（guǒ）为压电式触觉传感器进一步深入研究提供了（le）新方法（fǎ）和新思（sī）路，尤其是对（duì）智能机器（qì）人建（jiàn）立类人的触觉感知（zhī）系统（tǒng）具有重要（yào）的理（lǐ）论研究（jiū）价（jià）值和意义。

过（guò）程：完（wán）美融合的“刚柔并济”

这款完美融合的“刚柔并济”的类人感知“皮肤”怎么来的呢？研究之初（chū），周伟团（tuán）队就一直（zhí）在思考（kǎo）这（zhè）个课题并付诸实践。

柔性的基体加（jiā）上刚性的微结构——这种类节肢动物的刚柔并济结（jié）构能否实现？两年时间里，一次又一次叠加的失败经历，该团队（duì）一直在努力（lì）尝试——毕竟并不（bú）是任意的刚（gāng）柔（róu）并济（jì）就可（kě）以组成想要的结（jié）构。

△张金惠进行刚柔并济（jì）柔性触觉传感器制备实验

环氧树脂、石蜡、聚二甲基硅氧烷（wán）、硅胶……这两（liǎng）年，张（zhāng）金惠似乎化（huà）身（shēn）为“材（cái）料（liào）专家”，以及“排列（liè）组合专（zhuān）家（jiā）”。“我们的方向和目标是明确且正确的，只是没有找（zhǎo）到最佳的方案。” 张金惠说，“当然，科研就是一个不（bú）停试（shì）错的（de）过程，持（chí）之以恒、坚持不懈是最有效的（de），也是最有用的解决问题的（de）办法。”

成百（bǎi）上（shàng）千次的实（shí）验，最终摸索出完（wán）美融合的“刚柔并（bìng）济（jì）”结（jié）构。厦大航院实验室里的“机械臂”就是在这样的探索下成功实现（xiàn）了对动态力的（de）超（chāo）灵敏感知及灵巧操（cāo）作。

“未来，该（gāi）触觉传感器不仅适用于智能机器（qì）人，也有望在（zài）医疗、汽车、可（kě）穿戴（dài）设备等领域（yù）进行运用。”周伟说（shuō）。