与机（jī）器人握手，为何那么（me）难？

婴儿1周岁就可以抓阄了，但让一个（gè）机器人（rén）学（xué）会抓握（wò），却是上百篇顶（dǐng）刊（kān）论文都讲不清楚的事。

科学（xué）家告（gào）诉（sù）我们，比（bǐ）起（qǐ）下（xià）棋像（xiàng）人、说话像人（rén）、走路像人（rén），让（ràng）机（jī）器人拿起一只气球或端起（qǐ）一只玻璃杯，是更（gèng）难（nán）办（bàn）的（de）事。“10年前（qián），我们圈里有句话：‘不（bú）要跟机（jī）器人握手’。”北京理工大（dà）学柔（róu）性电子器件与智造研究所所长沈国震说。

为（wéi）什么这么说（shuō）？不知如何握手的机器人，与这个（gè）世界打交道的方式（shì），究竟缺了什么？

为什么（me）说“不要跟机器人握手”？

没（méi）有皮肤，真的不一样

原（yuán）来——

“过（guò）去机器（qì）人没有触觉，无法控制力道，与（yǔ）人握（wò）手不懂（dǒng）得什么时候松开手，一不（bú）小心可能会把人手部的骨头捏碎。”沈（shěn）国（guó）震的（de）解（jiě）答道出机器人研究的（de）一大症结——机器（qì）人身上少（shǎo）了一样人类器官，而且（qiě）是最大的那个（gè）：皮肤。

没有皮肤，机器人（rén）就（jiù）难以拥有发达的触觉（jiào），电影史上经典（diǎn）的机器人形象之一“剪刀手爱德华（huá）”，一不小心就发力伤人的场（chǎng）景，今日机（jī）器人实验室里仍（réng）不鲜见。

也正因此，我们已经津津（jīn）乐道（dào）机器人写作文、下象棋，但（dàn）还听不到机器人娴熟完成家务活的消息。

触觉，其实是多种感知信息的“合体”：接触的位置、接触（chù）力的大小和方向，接触物（甚至（zhì）未（wèi）接（jiē）触物）的（de）温（wēn）度，纹理、硬度（dù）……我们的（de）皮肤可以极其精妙地捕（bǔ）捉这些信息的蛛丝马迹并传（chuán）递给（gěi）大脑，我们许多习焉不察的反（fǎn）应与动作于是启动。

可以说（shuō），皮肤不只（zhī）是身体表面一层（céng）将近2平（píng）方米的附着物，更（gèng）是（shì）人与（yǔ）周遭（zāo）世界的（de）沟通纽带、互动方（fāng）式。

那么，给机器人加（jiā）一身皮肤怎么样（yàng）？机器（qì）人可以由此像人一样感知环境（jìng）、适（shì）应（yīng）环境吗？

装（zhuāng）有仿生三维电（diàn）子皮肤的机械手与（yǔ）人手互（hù）动

电子皮（pí）肤，到底什么样

当然，电影里（lǐ）的机（jī）器人不都像爱德华一般。

科幻电影《阿丽塔（tǎ）》的主角机器人阿丽塔虽然纤（xiān）瘦，却是一名“六边形战士”。她（tā）的战斗力（lì）源自一身“黑（hēi）科技”，其中就包括触觉比人类（lèi）还（hái）灵敏的电（diàn）子皮肤（fū）。

对（duì），电（diàn）子皮肤。让机器人全面感知自己的身体和周边环（huán）境（jìng），电子皮肤已（yǐ）经成为今日机器人（rén）学重要的研究领域。

机器（qì）人借（jiè）助电（diàn）子皮肤（fū）拥有（yǒu）触觉后，就能（néng）更充（chōng）分、精准地（dì）读取环境中的压力信号（hào），行动（dòng）也就更为（wéi）灵活有效。一（yī）般（bān）而言，现（xiàn）在的机（jī）器人缺乏（fá）对物体精确的力量（liàng）反馈，难以精准（zhǔn）抓握和（hé）操纵微小或柔软的物体（tǐ）。而电子皮肤则可赋予未（wèi）来的（de）机器人一双“巧（qiǎo）手”，实施高精准度（dù）的手（shǒu）术可能都不在话（huà）下。

那到底（dǐ）什么是电（diàn）子皮肤呢（ne）？

沈国震（zhèn）介绍（shào），人的皮（pí）肤由表皮、真皮（pí）、皮下组织构成，电子皮肤也是类似的“三明治”结构，由电极材料、活性材料、柔（róu）性衬底组成。电极材料作为电连接层，位于活性材料的两侧，接收（shōu）和传输电信号；活性（xìng）材料的功能是将环境刺激转换为可检测的电信（xìn）号；柔性（xìng）衬底（dǐ）则负责（zé）支撑电子（zǐ）皮肤并将其与（yǔ）机（jī）器人躯（qū）体贴合（hé）在一起。

开（kāi）发一款（kuǎn）电子皮肤（fū），哪些（xiē）问题必（bì）须（xū）解（jiě）决？首当其冲是材料“柔（róu）”的问题。电子（zǐ）皮（pí）肤的（de）关键在一个（gè）“柔”字。能作为（wéi）皮肤的材料必须是柔性、可拉伸的，而不是刚硬、易脆裂的。“绕指柔”何以可能？

科学（xué）界现在有三（sān）种探索方向（xiàng）。第一种着（zhe）眼于物理柔性，努力开发（fā）尺度（dù）更小的（de）材料。比方（fāng）说，柔软又有高度生物相容（róng）性的纳（nà）米硅就（jiù）可以作为生化传感器，一定程度实现皮肤功能。第（dì）二种则寄望于结构（gòu）柔性（xìng）。努力开发金属（shǔ）等物质（zhì）的各种新奇力（lì）学（xué）结构，弹簧（huáng）、螺旋、蛇形……将传统硬（yìng）质材料改（gǎi）造为具备良好（hǎo）的拉伸、弯（wān）曲能力的新材料。还有的科（kē）学（xué）家（jiā）试图（tú）突破本征（zhēng）柔性，通过高分（fèn）子工（gōng）程改变聚合（hé）物材料性质，使其具备（bèi）高拉伸特（tè）性，甚至（zhì）兼具自我修（xiū）复功能（néng）。

开发电子皮肤，还得（dé）在感知功能上下功夫。传感是（shì）机器感知环境的基（jī）础，感知压力、温度（dù），判断触摸的不同（tóng）物（wù）体，分辨手里（lǐ）拿的究竟（jìng）是一颗（kē）桃子还是一（yī）颗（kē）鸡蛋（dàn），无（wú）不（bú）需要传感（gǎn）器。触觉传（chuán）感（gǎn）器要尽可能充（chōng）分地获（huò）得相接触物体表面种种特性（xìng），对传感灵敏度要求尤（yóu）高。

为什么说“不要跟机器人握手”？

沈国震（zhèn）团队研发的柔性可延展多（duō）功能电子皮肤（fū），可用于（yú）人体生理信号（hào）的实（shí）时监（jiān）测

此外，传感器捕捉到的信号如（rú）何高效（xiào）传输，也是问题。关键就在（zài）于（yú），如何（hé）让信号在传输（shū）到机（jī）器人“大脑（nǎo）”的过程（chéng）中尽量（liàng）少有（yǒu）耗损？

电子皮肤（fū），我们（men）也来一（yī）套？

实（shí）际上，电子皮肤不止是机器人的下一代装（zhuāng）备，我们人类自己也“值（zhí）得（dé）拥有”。

虚（xū）拟现实（shí）技术方兴未（wèi）艾的今天（tiān），电子皮肤可能是人类漫游元宇宙的重要助力。在虚拟世界中，电子皮肤能最大（dà）限度地还原触觉，不仅使（shǐ）人能近乎真（zhēn）实地（dì）“摸（mō）”到虚拟（nǐ）物体，甚（shèn）至能还原（yuán）清风（fēng）、水流、火焰（yàn）带给人们的感（gǎn）觉，极大（dà）提（tí）升沉浸感（gǎn）和真（zhēn）实（shí）感。

此外（wài），对于（yú）烧伤烫伤患者（zhě）、截肢患者来说，电子（zǐ）皮肤可使他们（men）重获触觉，继续（xù）享受美好生活。

对于身心健全的（de）普通人（rén）而言，电子皮肤能（néng）帮什么忙？“它可以（yǐ）起到（dào）一种（zhǒng）人体（tǐ）健康（kāng）监测设备的作用。电子（zǐ）皮肤与（yǔ）人（rén）体直（zhí）接接触（chù），能（néng）够（gòu）藉由高精度（dù）传感器直接测量我们（men）身体数据（比方说（shuō）心率（lǜ）、体温、血糖、血压）的实时情况（kuàng），相当于（yú）精密程（chéng）度跃升的（de）‘健康手环’。”沈国震说，目（mù）前这类技术已经成熟，产品也将逐步（bù）进（jìn）入市场。

其实（shí），科学家还（hái）有更大胆的想法——能（néng）不能（néng）将智能手机的功能融入电子皮（pí）肤？如果电子皮肤的（de）传感器足够（gòu）敏锐、电路畅（chàng）通（tōng）且性能稳（wěn）定，通过“点击”电子皮肤（fū）的不同位（wèi）置来收（shōu）发消息、接（jiē）拨电话，是不（bú）是也顺理成章？

也许到那时（shí），我们真的就可以丢（diū）下手机，轻装出门了。

*本文为《半（bàn）月谈》2024年（nián）第13期内容

原标（biāo）题《与机（jī）器人握（wò）手（shǒu），你敢吗？》

半（bàn）月谈（tán）记（jì）者：张漫子（zǐ） / 编（biān）辑：范（fàn）钟秀

[责任编（biān）辑（jí）：季（jì）爽]