智能（néng）机器人如何实现（xiàn）类人的高灵（líng）巧操作？触觉传感器在当中起到至（zhì）关重要（yào）的（de）作用。这（zhè）就好比（bǐ）皮肤之于人，智能机器人的“皮肤”——触觉传（chuán）感器越灵敏，类人操作也就越灵（líng）巧。

近日，厦大（dà）航空航天学院周（zhōu）伟教授团（tuán）队在柔性触觉传感器研究领域取得（dé）重（chóng）要进展，提出（chū）了（le）可（kě）以实现超灵敏高频动（dòng）态力检测的柔性触觉传（chuán）感器新工作模式，突破了传（chuán）统传感器灵敏度的理论极限值并（bìng）得到显著提升（shēng）。这意（yì）味着，有了该传感器，机器（qì）人操作灵巧度将（jiāng）有望得到大大提升。

这一研究（jiū）成果发表在（zài）Nature Communications期（qī）刊，厦大航空航天（tiān）学院机电工程（chéng）系（xì）张金惠（huì）博士后为论文（wén）第一作（zuò）者（zhě）。

突破：超灵敏高频动态力检测

让机器（qì）人来帮（bāng）我们倒水，实现的可能性大吗？

接触（chù）杯子（zǐ）、开始倒（dǎo）水、判断接水量、接（jiē）几分满、送（sòng）到（dào）指定位置、放（fàng）下杯（bēi）子（zǐ）。这些我们再平常不（bú）过的操（cāo）作，对智能机器人而言，能（néng）否精准（zhǔn）操作绝对是个（gè）考验。

成（chéng）功与否，智能机器人的“皮肤”，也就是触觉传感器在当中起了（le）至关重（chóng）要的（de）作（zuò）用。当（dāng）一款适合的柔性传感器贴附于机器人（rén）的（de）手时，机器人整（zhěng）个倒水（shuǐ）过程就可以精确地被检测到，以此（cǐ）辅助它进（jìn）行类人的高灵巧操作。

这样的场景，在周伟（wěi）团队的实（shí）验室上演了很多次。

当（dāng）前，在智（zhì）能（néng）机器（qì）人动态力检测应（yīng）用中，常常使用（yòng）压电式柔性触觉传感器，但传统的（de）压（yā）电式柔性触觉传（chuán）感器灵敏度（dù）受限于自身灵敏度理论极限值。也就（jiù）是说，智能（néng）机器人的“皮肤（fū）”从接受到指令到（dào）执行操作（zuò）的灵巧（qiǎo）度并不（bú）如（rú）人意（yì）。

周伟（wěi）团队的（de）突破在于为智能机器（qì）人（rén）“皮肤”提出（chū）了全（quán）新的工作（zuò）模式，大大提升了智能机（jī）器人“皮肤”的灵（líng）敏度。

周（zhōu）伟说，研究工（gōng）作受节肢动物结构组成的（de）启发（fā），提出的这（zhè）种仿（fǎng）生型“刚柔并济（jì）”柔（róu）性触觉传感（gǎn）器，不仅可以提升（shēng）柔性材料的（de）力传（chuán）递效率，而且颠覆了（le）传统压电式柔性触（chù）觉传感器（qì）的工作模式，使传感器灵（líng）敏度（dù）得（dé）到显著提（tí）升（shēng）且（qiě）可达（dá）到理论（lùn）极限值的17倍，并（bìng）具有5600 Hz宽带宽（kuān）、0.0094.3 N线性检（jiǎn）测范围和实时力方向识别的优异性能。

也（yě）就是说，有了（le）该传感器，智能机器（qì）人的操作会更灵巧，也会更灵敏地感（gǎn）知外界作用力的大小（xiǎo）和方向。

团队介绍，该研究成果为压电（diàn）式（shì）触觉传（chuán）感（gǎn）器（qì）进（jìn）一（yī）步（bù）深入研（yán）究提供了新方法和新思路，尤其是对智能机器人建立（lì）类人的触觉（jiào）感知系统具（jù）有重要的理论研（yán）究价（jià）值（zhí）和意义（yì）。

过程（chéng）：完（wán）美（měi）融合的“刚（gāng）柔并济（jì）”

这款（kuǎn）完美融合的“刚柔并（bìng）济”的（de）类人感（gǎn）知“皮（pí）肤（fū）”怎么来的呢？研究之初，周伟团队就一直（zhí）在思考这个（gè）课题并付诸实践。

柔性（xìng）的基体加上刚性的微（wēi）结构——这种类节肢动物的刚柔（róu）并济结构（gòu）能否实现？两（liǎng）年时间里，一次又（yòu）一次叠加（jiā）的失败经历，该团（tuán）队一（yī）直（zhí）在努力尝试——毕竟（jìng）并不是任（rèn）意的刚柔并（bìng）济就可（kě）以组（zǔ）成想要的结构。

△张金惠进行刚柔并济柔性触觉传感器制备实验（yàn）

环氧树脂、石蜡、聚二甲（jiǎ）基硅氧烷、硅胶……这两年，张金惠似乎（hū）化身为“材料专家（jiā）”，以及“排列组合（hé）专家”。“我们的（de）方向和（hé）目标是明（míng）确且正（zhèng）确的，只是没有找到最佳（jiā）的方案。” 张金惠（huì）说，“当然，科研就是一个不停试错的（de）过程，持之以恒、坚持（chí）不懈是（shì）最有（yǒu）效的，也是最有用的解决问（wèn）题的办法。”

成百上千次的实验，最终摸索出（chū）完美融合的“刚柔并济”结构（gòu）。厦大航院实验室里（lǐ）的“机械（xiè）臂”就是在这（zhè）样的探索下成功实（shí）现（xiàn）了对动态力的超灵敏感知及灵巧（qiǎo）操作（zuò）。

“未（wèi）来，该触觉传感器不仅适用于智能机器人，也有望在医（yī）疗、汽车、可穿戴设备等（děng）领域进行运用。”周伟（wěi）说。