与机器人（rén）握手，为何那（nà）么难？

婴儿1周岁就可以抓阄了（le），但让一个机（jī）器人（rén）学会（huì）抓握，却（què）是上百（bǎi）篇顶刊论文都讲不清楚的事（shì）。

科学家（jiā）告诉我们，比起（qǐ）下棋像人、说话像人、走路（lù）像（xiàng）人，让机器人拿起一（yī）只气（qì）球或端起一只玻璃杯（bēi），是更难办的事。“10年前，我们圈里有句话：‘不要跟（gēn）机器人握手（shǒu）’。”北京理工大学（xué）柔性电子器件与智造研究所所长沈国（guó）震说。

为什么这么说？不知（zhī）如何握手（shǒu）的机器人，与这个（gè）世界打交道的方式，究竟缺了（le）什么？

为什么说“不要（yào）跟机器人握手”？

没有皮肤，真的不一（yī）样

原来——

“过去机器人没有触觉，无法控制力道，与人握（wò）手不懂得什么时候松开手，一不小心可能会把人手部的骨头捏碎（suì）。”沈（shěn）国震的解（jiě）答（dá）道出机器人研究的一大症结（jié）——机器（qì）人（rén）身上少了一样人类器官，而且是（shì）最（zuì）大的那个：皮肤。

没有皮（pí）肤，机器人就难以（yǐ）拥有发达（dá）的触觉，电影史上经典的机器人形象之（zhī）一“剪刀手爱德华”，一不小（xiǎo）心就发力（lì）伤人的场景，今（jīn）日机器人实验室里仍不（bú）鲜见。

也正因此，我们已经津（jīn）津乐（lè）道（dào）机（jī）器人写作文、下象棋（qí），但还听（tīng）不（bú）到（dào）机器人娴（xián）熟完（wán）成家（jiā）务活的（de）消息。

触觉，其实是多种感知信息的“合体”：接触的位置（zhì）、接触（chù）力的大小和（hé）方向（xiàng），接触物（wù）（甚至未接触物）的温（wēn）度，纹理、硬度……我们的（de）皮肤（fū）可以（yǐ）极其精妙（miào）地（dì）捕捉（zhuō）这些（xiē）信（xìn）息的（de）蛛丝马迹并（bìng）传（chuán）递（dì）给大脑（nǎo），我们（men）许多习焉不察（chá）的反应（yīng）与（yǔ）动作于是启动。

可以（yǐ）说，皮肤不只是身体（tǐ）表面一（yī）层将近2平（píng）方米（mǐ）的附着物，更是人与周遭世界的沟通纽带、互（hù）动（dòng）方式。

那么，给机器人加一身皮（pí）肤怎（zěn）么样（yàng）？机器人可（kě）以由此像人一样感（gǎn）知环境、适应环境吗？

装有仿生（shēng）三维电子皮肤的机械手与人手互动（dòng）

电子皮肤，到底什么（me）样

当然（rán），电（diàn）影里的（de）机器人不都像（xiàng）爱德华一（yī）般（bān）。

科幻电影《阿丽塔》的（de）主角机器人阿丽塔虽（suī）然纤瘦，却是一名“六边形战士”。她的战斗力源自一身“黑科技”，其中就包括（kuò）触觉（jiào）比人类还灵敏的电子皮肤。

对，电子皮肤。让机器（qì）人全面感知自己的身体（tǐ）和周边环境，电子皮（pí）肤已经成（chéng）为（wéi）今日机器人学重（chóng）要（yào）的（de）研（yán）究领域。

机（jī）器人（rén）借助电子皮肤拥有触觉后，就能更充（chōng）分（fèn）、精准地读取环境中的压力信号，行动也就更为（wéi）灵活（huó）有效。一般而言，现在的机（jī）器人缺乏对物体精确的（de）力量反馈，难（nán）以精准抓握和操纵微（wēi）小（xiǎo）或柔软的物体。而电子皮（pí）肤则可赋（fù）予未来（lái）的机器人一（yī）双“巧手”，实施高精准度的手术（shù）可能都不在（zài）话下。

那到（dào）底什（shí）么是电子皮肤呢？

沈国震介绍，人（rén）的皮（pí）肤由表皮（pí）、真皮（pí）、皮下（xià）组织构成，电（diàn）子皮（pí）肤也（yě）是类似（sì）的“三明治”结构，由电（diàn）极材料（liào）、活性材料（liào）、柔性衬底组成。电极材料作为（wéi）电连接层，位（wèi）于（yú）活（huó）性材料的（de）两侧，接收和传输电信号；活性材料的功能是将环境刺激转换（huàn）为可检测的电信号；柔性衬（chèn）底则（zé）负责支（zhī）撑电子皮肤并将其与机器人躯体贴合在一起。

开发一款电子（zǐ）皮肤，哪些问题必须解决（jué）？首当（dāng）其（qí）冲是材料“柔”的问题。电子皮肤的关键在一个“柔（róu）”字。能作为皮肤（fū）的材料必须（xū）是柔（róu）性、可拉（lā）伸的，而不是刚硬、易脆裂的。“绕指柔”何以可能？

科学界（jiè）现（xiàn）在有三种探索方向。第（dì）一种着眼于（yú）物（wù）理柔性，努力开发尺度更小的（de）材料。比方说，柔软又有高（gāo）度生物（wù）相容性的纳米硅就可以作为生化（huà）传（chuán）感（gǎn）器，一定（dìng）程（chéng）度实（shí）现（xiàn）皮肤功能。第（dì）二种则寄望于结构（gòu）柔性。努力（lì）开（kāi）发金（jīn）属等物质的（de）各种新（xīn）奇（qí）力（lì）学（xué）结构，弹簧、螺旋、蛇形……将传统硬（yìng）质材料改造为具备良好的拉伸、弯（wān）曲能力的新材料。还有的科学家（jiā）试（shì）图突破本（běn）征柔性，通（tōng）过高分（fèn）子工程（chéng）改变（biàn）聚（jù）合（hé）物材料性（xìng）质，使其具备高拉伸特性（xìng），甚至兼具自我修复功能（néng）。

开（kāi）发（fā）电子皮肤，还得在感知功能上（shàng）下功（gōng）夫。传（chuán）感是机器（qì）感（gǎn）知环境的基础，感知压（yā）力、温度，判断（duàn）触摸的不同物体，分辨手里（lǐ）拿的（de）究竟是一颗桃子（zǐ）还是一颗鸡（jī）蛋，无不需（xū）要传感（gǎn）器。触觉传感器要尽可能充分地获得相接触物体（tǐ）表面种种特性，对（duì）传（chuán）感（gǎn）灵（líng）敏度要求尤高。

为（wéi）什么说“不要跟机器人握手”？

沈国（guó）震团（tuán）队研发的柔性（xìng）可延展（zhǎn）多（duō）功能电（diàn）子皮（pí）肤（fū），可用于人（rén）体生理信号的实时监测（cè）

此外，传（chuán）感器（qì）捕捉（zhuō）到（dào）的信号（hào）如何高（gāo）效传（chuán）输，也是问（wèn）题（tí）。关键就在于（yú），如何让信号在传输到机器人“大脑”的（de）过程中（zhōng）尽量少（shǎo）有耗损（sǔn）？

电子皮肤（fū），我（wǒ）们也来（lái）一套？

实际上，电（diàn）子皮肤（fū）不止是（shì）机器（qì）人（rén）的下一代装备（bèi），我们人类自己也“值得拥有”。

虚拟现实技术方兴未艾的今天，电子（zǐ）皮肤可能是人类漫（màn）游元（yuán）宇宙的重要助力。在虚拟世（shì）界中，电子皮肤能最大限度（dù）地还原触（chù）觉，不仅使人能（néng）近乎真实（shí）地“摸”到虚拟（nǐ）物体，甚至能还原（yuán）清风（fēng）、水流、火（huǒ）焰带（dài）给人们（men）的感觉，极大提升（shēng）沉浸感（gǎn）和真实感。

此外，对（duì）于烧伤烫伤患者、截肢（zhī）患者来说，电（diàn）子皮肤可（kě）使他（tā）们重（chóng）获触觉，继续享受（shòu）美好生（shēng）活。

对于身心健全的普通人而言，电（diàn）子（zǐ）皮（pí）肤能帮（bāng）什（shí）么忙？“它（tā）可以起到一种人体健康监测设备的（de）作用。电子皮肤（fū）与人体直接接触，能（néng）够藉由高精度传感器（qì）直接（jiē）测量我们身体数据（比方说心率（lǜ）、体（tǐ）温、血（xuè）糖、血压）的（de）实时情况，相（xiàng）当于精密程度跃升的‘健康手（shǒu）环’。”沈（shěn）国（guó）震说，目前（qián）这（zhè）类技术已经成熟，产（chǎn）品也将逐步（bù）进入市（shì）场。

其实，科学家还有更（gèng）大胆的想法——能不能将智能手（shǒu）机的功能融入电（diàn）子皮（pí）肤？如果电子（zǐ）皮（pí）肤的传感器足够敏（mǐn）锐、电路畅通且性能（néng）稳定（dìng），通过“点（diǎn）击”电子皮肤（fū）的不同位置来收发消息、接（jiē）拨电话，是不（bú）是也顺理成章？

也许到那时（shí），我们真（zhēn）的（de）就可以（yǐ）丢下手机，轻装出门了。

*本文（wén）为（wéi）《半月（yuè）谈》2024年第13期内容

原标题《与机器人握手，你敢吗？》

半月谈记者：张（zhāng）漫（màn）子 / 编（biān）辑（jí）：范钟秀

[责任编辑：季（jì）爽]