智能机器人如何实（shí）现（xiàn）类人（rén）的高灵巧操作？触觉（jiào）传感器在（zài）当（dāng）中起到（dào）至关重要的作（zuò）用。这就（jiù）好（hǎo）比皮肤之于（yú）人，智能机（jī）器人的“皮肤”——触觉传感器越灵（líng）敏，类人操作也就越灵巧。

近日，厦大航（háng）空航天学院周伟教授团队在柔性触（chù）觉传（chuán）感器研究（jiū）领域取得重要进（jìn）展，提出了可以实现（xiàn）超灵敏高频动态力（lì）检测的柔性触觉传感器新工（gōng）作模式，突破了传统传感器（qì）灵（líng）敏（mǐn）度的理论极限值并得（dé）到（dào）显著提升（shēng）。这（zhè）意（yì）味着，有了（le）该传（chuán）感（gǎn）器，机（jī）器人操（cāo）作灵（líng）巧度将有望得（dé）到大大提升。

这一研究成果发表在Nature Communications期刊，厦大航空航天学院机电工程系张金惠博（bó）士（shì）后为论（lùn）文第一作（zuò）者。

突破：超灵敏高频动态（tài）力检测

让机器人来帮我们倒（dǎo）水，实现的（de）可（kě）能（néng）性大吗？

接触（chù）杯子、开始（shǐ）倒水、判断接水量、接几分满、送到指定位置、放下杯子（zǐ）。这（zhè）些（xiē）我们再平常不过的操作，对智能机器人而（ér）言，能否精准操作绝对是个考验。

成（chéng）功（gōng）与否，智能机器人的“皮肤”，也（yě）就（jiù）是触觉（jiào）传感（gǎn）器在当中起了至关（guān）重要的作用。当一款适合的柔性传感器贴附（fù）于机器人的手时，机器人整（zhěng）个倒水过程就可以精确地被检测到，以此（cǐ）辅助它进行类人的高灵巧操作。

这样（yàng）的场（chǎng）景，在周伟团队的实验（yàn）室（shì）上演了很多（duō）次。

当前，在智能机器人动（dòng）态力检测应（yīng）用中，常常使用压（yā）电式（shì）柔性（xìng）触觉传（chuán）感器，但（dàn）传统的（de）压（yā）电式柔性触觉传感器灵敏度受限于自身灵敏度（dù）理（lǐ）论极限值。也就是说，智（zhì）能（néng）机器人（rén）的“皮肤”从接受（shòu）到（dào）指令到（dào）执行操作（zuò）的（de）灵巧度并不如人意。

周伟团队的突破在于为智能机器人“皮肤”提出了全新的工作模式（shì），大（dà）大提升了智能（néng）机器（qì）人“皮肤”的灵敏度。

周伟说，研究工作受节肢动物结构组成的启发，提出的这种仿生（shēng）型“刚柔并济”柔（róu）性（xìng）触觉传感器，不仅可以提升柔性材料的（de）力传（chuán）递效率，而且（qiě）颠（diān）覆了传（chuán）统压电式柔性触觉传（chuán）感器的工作模（mó）式，使传（chuán）感器灵敏度得到显著（zhe）提升且（qiě）可达（dá）到理论极限值的17倍，并具有5600 Hz宽（kuān）带（dài）宽、0.0094.3 N线性检测范（fàn）围和实时力方向识别的优异性能（néng）。

也就是（shì）说，有了该传感器，智能机器人的操作会更灵巧（qiǎo），也会（huì）更灵敏地感知外（wài）界（jiè）作（zuò）用力的大小和方向。

团队介绍，该研究成（chéng）果为压电式触觉传感器进一步深入研（yán）究提供（gòng）了（le）新方（fāng）法和新思路，尤其是对智（zhì）能机器人建立类（lèi）人的（de）触觉感知系统具有重（chóng）要的理论（lùn）研究价值和意义。

过程：完美（měi）融合的“刚柔并济”

这款完美融合（hé）的“刚柔（róu）并济”的类人感知“皮（pí）肤”怎（zěn）么来的呢？研究之初（chū），周（zhōu）伟团队就一直在思考这个课题并付诸实践。

柔性的基体加上刚性的微结构——这种类节肢动物的刚柔并（bìng）济（jì）结构能否实现？两年时间里，一（yī）次又一（yī）次叠加（jiā）的失败经历（lì），该团队（duì）一（yī）直在努力尝试——毕竟并不是（shì）任意（yì）的刚柔并济就可以组成想要的（de）结构。

△张金惠进行刚柔并济柔性触觉传感器制备实验（yàn）

环氧（yǎng）树脂、石蜡、聚二甲基（jī）硅氧烷、硅胶……这两年（nián），张金惠似（sì）乎化（huà）身为“材料专家”，以（yǐ）及“排（pái）列组合专（zhuān）家”。“我（wǒ）们（men）的方向和（hé）目标是（shì）明确且正确的，只是（shì）没有找到最佳（jiā）的方案。” 张金惠说，“当然，科研就是一个不停试错的（de）过程，持之（zhī）以恒、坚（jiān）持不（bú）懈是最有（yǒu）效的，也（yě）是最有用的解决问题的办法。”

成百上千（qiān）次的实验，最终（zhōng）摸索出完美融合的“刚柔并济”结构。厦大航院实验室里的“机械臂”就是在这样的探索下（xià）成功实现了对动态（tài）力的超灵敏感知及灵巧（qiǎo）操作。

“未来，该触觉传感器不仅适用于智能机器人，也有望在（zài）医疗、汽车、可（kě）穿戴设备等领域进行运用。”周伟说。