智能机器人如何实现类人的高灵巧操（cāo）作？触觉传感器在当中起到（dào）至关（guān）重（chóng）要（yào）的作用。这就好（hǎo）比皮肤之于人，智能机（jī）器人的“皮肤”——触（chù）觉传感器越灵（líng）敏，类人操作（zuò）也（yě）就（jiù）越灵巧。

近日，厦大航空航天学院周伟教授团队在柔性触（chù）觉传感器研究领域（yù）取得重要进展，提出了可以实现超灵敏高（gāo）频动态（tài）力检测的柔（róu）性触觉（jiào）传感器新工（gōng）作模（mó）式，突破了传（chuán）统（tǒng）传感器灵（líng）敏度（dù）的理（lǐ）论极限值并得到显著提升。这意（yì）味着（zhe），有了该传感器，机器人操作灵巧度将（jiāng）有望（wàng）得到大大提升。

这一研（yán）究成（chéng）果（guǒ）发表在Nature Communications期（qī）刊，厦大航空航（háng）天学院机（jī）电（diàn）工程系（xì）张金惠博士后为论文第一作（zuò）者。

突破：超（chāo）灵敏高频动态力检测

让机（jī）器人来帮我们倒水（shuǐ），实现的可能性大吗？

接触杯子、开始（shǐ）倒水、判断接水量、接（jiē）几分满、送到指（zhǐ）定位（wèi）置、放下杯子。这些我们再平常不过的操作，对智能（néng）机器（qì）人而言，能（néng）否精准（zhǔn）操作绝对是个（gè）考（kǎo）验。

成功与（yǔ）否，智（zhì）能机（jī）器人（rén）的（de）“皮（pí）肤（fū）”，也就是（shì）触（chù）觉传感器在当中起了（le）至（zhì）关重（chóng）要的作用。当（dāng）一款适（shì）合（hé）的柔性传感（gǎn）器贴附于机器人的手时，机器（qì）人整个倒水过程就可以（yǐ）精确地被（bèi）检测到，以此（cǐ）辅（fǔ）助它进（jìn）行类人的高灵巧操作。

这样的场景，在周伟（wěi）团（tuán）队（duì）的实验室（shì）上演（yǎn）了很多（duō）次。

当（dāng）前，在智能机器人动态力（lì）检测应用中，常常使用压电式（shì）柔性触觉传感器，但传（chuán）统的压电式（shì）柔性触（chù）觉传感器灵敏度受限（xiàn）于自身灵敏度理论极限值。也就是说，智能机器（qì）人的“皮（pí）肤”从（cóng）接（jiē）受到指令到执行操作（zuò）的灵巧度并不如人意。

周伟团队（duì）的（de）突（tū）破（pò）在（zài）于为智能（néng）机器人“皮肤（fū）”提出了全（quán）新的（de）工作模式，大大（dà）提（tí）升了智能机器人“皮肤（fū）”的（de）灵敏度。

周（zhōu）伟说（shuō），研（yán）究工作受节肢动物结构组成的（de）启发，提出的这种仿生型“刚（gāng）柔并济”柔性触觉传（chuán）感器，不仅可以提升柔性材料的力传递效率，而且颠覆了传统压电式柔性触觉传感器的工作模式，使（shǐ）传感器灵敏度得到（dào）显著提升且可（kě）达到理论（lùn）极限值的17倍，并具（jù）有5600 Hz宽（kuān）带宽、0.0094.3 N线性检测范围（wéi）和实时力方向识别的优异（yì）性（xìng）能（néng）。

也就是说，有了该传（chuán）感器，智能机器人的操作会更（gèng）灵巧，也会（huì）更灵敏（mǐn）地感知外界（jiè）作（zuò）用力的大（dà）小和方（fāng）向。

团队介（jiè）绍，该研究成（chéng）果为压电（diàn）式触觉传感器进一步深入（rù）研究提（tí）供了新方法和新思（sī）路，尤其是（shì）对智能机器人建立类人的（de）触觉感知系（xì）统具有重要的理论研究价（jià）值和意义（yì）。

过程：完美融合的“刚柔并济”

这款完美融合的“刚柔并济”的类人感（gǎn）知（zhī）“皮肤”怎么来的呢？研究之初（chū），周伟团队就一（yī）直在思考这个（gè）课（kè）题并付诸实践（jiàn）。

柔性的基体加（jiā）上刚性的微结（jié）构——这种类节肢动物的刚柔并济结（jié）构能否实（shí）现？两（liǎng）年时（shí）间（jiān）里，一次又一次叠加（jiā）的失败经历，该团队一（yī）直在努（nǔ）力尝（cháng）试（shì）——毕（bì）竟并（bìng）不是任（rèn）意的（de）刚柔并济就可以组成想要的结构（gòu）。

△张金惠进行刚柔并济（jì）柔（róu）性触觉传感器制备（bèi）实验

环氧树脂、石蜡、聚二（èr）甲（jiǎ）基硅氧烷、硅胶……这两年，张金惠似乎化身为“材料（liào）专家（jiā）”，以及“排列（liè）组合专家”。“我们（men）的方向（xiàng）和目标是明确且正确的（de），只是没有找到最佳的方案（àn）。” 张金惠说，“当然，科研就（jiù）是一个不停试错的过程，持之以恒（héng）、坚持（chí）不懈是最（zuì）有效的，也是最有用（yòng）的解决问题的办法。”

成百上（shàng）千次的实验，最终（zhōng）摸索出完美融合的“刚柔并（bìng）济”结构（gòu）。厦大航院实验室（shì）里的“机械臂”就（jiù）是在这样的探索下成功实（shí）现（xiàn）了对动（dòng）态（tài）力的超灵（líng）敏感知（zhī）及（jí）灵巧操作。

“未来，该触觉传感器不仅适用于智（zhì）能机器人，也有望在医疗、汽车、可穿戴设（shè）备等领域进行运用（yòng）。”周伟说。