与机器人握手（shǒu），为何那么难？

婴儿1周（zhōu）岁就可以（yǐ）抓阄了，但让一个机器（qì）人学（xué）会（huì）抓握，却是（shì）上百篇顶刊（kān）论文都（dōu）讲不清楚的事。

科学（xué）家告诉我们，比（bǐ）起下棋（qí）像人、说话像人、走路像人，让机器人拿起（qǐ）一只气球或端起一（yī）只玻璃（lí）杯，是更难办的事。“10年前（qián），我们圈里（lǐ）有（yǒu）句话：‘不要跟（gēn）机器人握手’。”北京理工大学柔性电子器件与智造研究（jiū）所（suǒ）所（suǒ）长（zhǎng）沈国震说。

为什么这么（me）说？不知如何握手的机器（qì）人，与（yǔ）这个世（shì）界打交道的方式（shì），究竟缺了什么？

为（wéi）什么说“不要跟机器（qì）人握手”？

没有（yǒu）皮肤（fū），真的（de）不一样（yàng）

原来——

“过去机器人没有触觉，无法控制（zhì）力道，与人握手不懂得什么时候（hòu）松开手，一（yī）不小心可能会把人手部的骨（gǔ）头捏碎。”沈国震的（de）解答道出机器人研究的一大症结——机器人（rén）身上少（shǎo）了一样人（rén）类器（qì）官，而且（qiě）是最（zuì）大的那个：皮肤。

没有皮肤（fū），机器人就难以拥有发达的触觉，电（diàn）影史上经（jīng）典（diǎn）的机器（qì）人形（xíng）象之一“剪刀手爱德华”，一（yī）不小心就（jiù）发力伤人的场景，今日机器人实验室里仍不鲜见。

也正因此，我（wǒ）们已经津津乐道机器人写（xiě）作文、下象（xiàng）棋，但还听（tīng）不（bú）到机器人娴熟完成家务活（huó）的消息（xī）。

触（chù）觉，其实是多种感（gǎn）知信息的“合体”：接触的位置、接触力的大（dà）小和方（fāng）向，接触物（甚至（zhì）未（wèi）接触物）的温度，纹理、硬（yìng）度……我们的皮肤可以极其精（jīng）妙（miào）地捕（bǔ）捉这些信息的蛛丝马迹并传递给大脑，我们许（xǔ）多习焉不察的反应与动作（zuò）于是启动。

可以说，皮肤不只是身体表面一层将近2平方米的附着物，更是人与（yǔ）周遭世界的沟通纽带、互动方式。

那么，给机（jī）器人加（jiā）一身皮肤（fū）怎（zěn）么样？机器人可以（yǐ）由（yóu）此像人一样感知环境、适应环境吗（ma）？

装有仿生三维电子皮肤（fū）的机械（xiè）手与人手互（hù）动

电子皮（pí）肤，到底什（shí）么样（yàng）

当（dāng）然，电影（yǐng）里的机器（qì）人不都（dōu）像爱（ài）德华（huá）一般（bān）。

科（kē）幻电影《阿丽塔》的主角机（jī）器（qì）人阿丽塔虽然纤瘦，却是一名“六边形战士”。她的战（zhàn）斗（dòu）力（lì）源（yuán）自一（yī）身“黑科（kē）技”，其中就包（bāo）括触觉比人类还灵敏的电子皮（pí）肤。

对，电子皮（pí）肤（fū）。让机（jī）器人全面感知（zhī）自己的身体和周边环境，电子皮（pí）肤已经成为今（jīn）日机器人学重（chóng）要（yào）的研究领域。

机器（qì）人借助电子皮肤拥有（yǒu）触（chù）觉后，就（jiù）能更（gèng）充分、精准地（dì）读取（qǔ）环境中（zhōng）的（de）压力信号（hào），行动也就更为（wéi）灵（líng）活有效。一般（bān）而言，现在的机器人缺乏对（duì）物（wù）体精确的力量反（fǎn）馈（kuì），难以精准抓握和（hé）操纵微小或柔软的物体。而电子皮肤（fū）则可赋（fù）予未（wèi）来（lái）的机器人（rén）一（yī）双“巧（qiǎo）手”，实施高精准（zhǔn）度的手术可能都（dōu）不在话下。

那到（dào）底什么是电子皮肤呢？

沈国震介绍，人的皮肤（fū）由表皮、真皮、皮下组织构成，电子皮肤也是类似的“三明（míng）治”结构，由电极材料、活性（xìng）材料、柔性（xìng）衬底组成（chéng）。电极（jí）材料作为电连接（jiē）层（céng），位于（yú）活性材料的两侧，接收和（hé）传（chuán）输电信号；活（huó）性材料（liào）的功能是将（jiāng）环（huán）境（jìng）刺激转换为可检测的电信号；柔性衬（chèn）底则负责支撑电子皮肤并将其与机器人躯体贴（tiē）合在（zài）一起。

开发一款电子皮肤，哪些问题必（bì）须（xū）解决？首当其冲是材料“柔”的问题。电子（zǐ）皮肤的关（guān）键在一个（gè）“柔”字。能作为皮肤的材料必须是柔性（xìng）、可（kě）拉伸（shēn）的，而不是刚硬、易脆裂的。“绕（rào）指柔”何以可能？

科学（xué）界现在有三种探索方向。第（dì）一种（zhǒng）着眼于物（wù）理（lǐ）柔性，努力开发尺度更小（xiǎo）的材料。比方说，柔软又有高度生物相容性的纳米硅就可以（yǐ）作（zuò）为生（shēng）化传感器，一定程度实现皮（pí）肤功能。第二种则寄望于结构柔性。努力开（kāi）发金属等物质的各种新奇力学（xué）结构，弹簧、螺旋、蛇形（xíng）……将传统硬质材料改造为具（jù）备良好的拉伸（shēn）、弯曲能（néng）力的新（xīn）材料。还有的（de）科（kē）学家（jiā）试图突（tū）破本征（zhēng）柔性，通过高（gāo）分子工程改变聚（jù）合物材料性质，使其具备（bèi）高（gāo）拉（lā）伸特性，甚（shèn）至（zhì）兼（jiān）具自（zì）我修复（fù）功（gōng）能。

开发电子皮肤，还得在感知功能上下功夫（fū）。传（chuán）感是机器感（gǎn）知（zhī）环境的基础，感知压力、温度（dù），判断（duàn）触摸的不（bú）同物（wù）体，分辨手里拿的究竟是一颗桃子还是（shì）一颗鸡（jī）蛋，无不需要（yào）传感（gǎn）器。触觉传感（gǎn）器（qì）要尽可（kě）能充分地获得相接触物体表面种（zhǒng）种（zhǒng）特性，对传感灵敏（mǐn）度要求尤高。

为什么（me）说“不（bú）要跟（gēn）机器人握手”？

沈国震（zhèn）团（tuán）队研发的（de）柔性可延展多功能电子皮肤，可用于人体生（shēng）理信号的实时监测

此外，传感器捕捉（zhuō）到（dào）的信号如何高效传输，也是问题。关键就在于，如何（hé）让信号在传输到机器人“大脑”的过程中尽量少有（yǒu）耗损（sǔn）？

电子（zǐ）皮肤，我们也（yě）来一套？

实际上，电子皮肤不止是机器人（rén）的（de）下一（yī）代（dài）装备，我们（men）人类自（zì）己也“值（zhí）得拥有”。

虚拟现实技术方兴未艾的今天，电子皮肤可能是人类漫游元（yuán）宇宙的重要助力。在虚拟世界中，电子皮肤能最大（dà）限度地还原触觉，不仅使人（rén）能近乎真（zhēn）实地“摸”到（dào）虚（xū）拟物体（tǐ），甚（shèn）至能还（hái）原清风、水流（liú）、火焰带给人们的感觉（jiào），极大提升（shēng）沉（chén）浸感和真实感（gǎn）。

此外，对于烧伤（shāng）烫（tàng）伤患者、截肢患者来说，电子皮肤（fū）可使他们重获触觉，继续享受（shòu）美好（hǎo）生活。

对（duì）于身心（xīn）健（jiàn）全的普（pǔ）通人而言，电子皮肤（fū）能帮什么忙（máng）？“它可以起到一（yī）种（zhǒng）人体健康监（jiān）测（cè）设备（bèi）的作用。电子皮肤与人体直接接触，能够藉由高精度（dù）传感器直接测量我们身体数据（比方说心率、体温、血糖、血压）的实时情（qíng）况，相当于精密程（chéng）度跃升的‘健康手环’。”沈国震说，目前（qián）这类技术已（yǐ）经（jīng）成（chéng）熟，产品也将（jiāng）逐步进入市场。

其（qí）实，科学家（jiā）还有更（gèng）大胆的想法——能不能（néng）将智能（néng）手机的功能融入电子皮肤？如果（guǒ）电子皮肤的传感器足够敏锐、电路畅通且性能稳定，通过“点击”电子皮（pí）肤的不（bú）同位置来收（shōu）发消（xiāo）息（xī）、接（jiē）拨电话，是不（bú）是（shì）也（yě）顺理成章？

也许到那时，我们真的就可以丢下手机，轻装出门了。

*本文为《半月谈》2024年第13期内容

原标题《与机器人（rén）握手，你敢（gǎn）吗？》

半（bàn）月（yuè）谈记（jì）者：张漫子 / 编辑（jí）：范钟秀

[责任编辑：季爽]