与机器人握手，为何那么（me）难？

婴儿1周岁就可以抓（zhuā）阄了，但让一个机器（qì）人学会抓握（wò），却（què）是上百篇顶刊论文都讲不清楚的事。

科学家告诉（sù）我们，比起下棋像人、说话像人、走路（lù）像人（rén），让机器人拿起（qǐ）一（yī）只气球或（huò）端起（qǐ）一只（zhī）玻璃杯，是更难办的（de）事。“10年前（qián），我们圈里（lǐ）有句（jù）话：‘不要（yào）跟机器（qì）人握手’。”北京（jīng）理工大学柔性电子（zǐ）器件与智造研究所（suǒ）所长沈国震说。

为（wéi）什么这么（me）说？不知（zhī）如何握手的机器人（rén），与（yǔ）这个世界打交道的方式，究竟缺了什么？

为（wéi）什么说“不要（yào）跟机器人握手”？

没有皮肤（fū），真的不一（yī）样

原来——

“过（guò）去机（jī）器人没有触觉，无法控制力道，与人握手不（bú）懂得什么时候松开手，一（yī）不小心可能会把人手部的（de）骨（gǔ）头捏碎。”沈国（guó）震的解答道出（chū）机（jī）器人研（yán）究的（de）一（yī）大（dà）症结——机器人身上少了一样人类（lèi）器官，而且（qiě）是最大的那个：皮肤。

没有（yǒu）皮肤，机器人就难以拥有发（fā）达的（de）触觉，电（diàn）影史（shǐ）上经典（diǎn）的机器人形象之一“剪刀（dāo）手爱德华”，一（yī）不小心就发（fā）力伤人的场景，今日机器人实（shí）验室里（lǐ）仍不鲜见。

也正因此，我们已经（jīng）津津乐（lè）道机器人写（xiě）作文、下象棋，但还（hái）听不到机器（qì）人娴（xián）熟完（wán）成家务活的消息。

触觉，其实是多种（zhǒng）感知（zhī）信息的“合体（tǐ）”：接触的位置、接触（chù）力的（de）大小和方向，接触物（甚至未接触（chù）物）的（de）温度（dù），纹理、硬度……我们（men）的皮肤可以极其精妙地（dì）捕（bǔ）捉这（zhè）些信息（xī）的蛛丝马迹并传递给大脑，我们（men）许（xǔ）多习焉不察（chá）的反应与动作（zuò）于是（shì）启动。

可以说，皮（pí）肤不（bú）只是身体（tǐ）表面一层将近2平方米的附着物（wù），更（gèng）是人与（yǔ）周遭（zāo）世界的沟通（tōng）纽带、互动方式。

那么，给机器人加一（yī）身皮肤（fū）怎么样？机器人可（kě）以由此像人（rén）一（yī）样感知（zhī）环境、适应环境（jìng）吗？

装有仿生（shēng）三（sān）维电子皮（pí）肤的机械手与人手（shǒu）互动

电子皮肤，到底什么样

当然，电（diàn）影里的（de）机器人不都像爱德（dé）华一般。

科幻电影《阿丽塔》的主角机（jī）器人阿丽塔虽然（rán）纤瘦，却是一名“六（liù）边形战士（shì）”。她（tā）的战斗力源自一（yī）身（shēn）“黑科技”，其中就（jiù）包括（kuò）触觉比（bǐ）人类还（hái）灵敏的（de）电子（zǐ）皮（pí）肤。

对（duì），电子皮（pí）肤。让机器（qì）人全面感知（zhī）自己的身体和周边（biān）环境，电子皮肤已经（jīng）成（chéng）为今日机器人学重要的（de）研究领域。

机器人借助电子皮（pí）肤拥有触觉后，就能更充分、精准地读取（qǔ）环境中的压力（lì）信（xìn）号，行动也就更为灵活有效。一般而言，现（xiàn）在的（de）机器人缺乏对物体精确的力量（liàng）反馈（kuì），难（nán）以精准抓（zhuā）握（wò）和操纵微小或柔软的物体（tǐ）。而电子皮肤（fū）则可赋予未来的机器人（rén）一双“巧手（shǒu）”，实施高精准度的手（shǒu）术可（kě）能都不在话下。

那到底什（shí）么是电子皮肤呢（ne）？

沈（shěn）国震介绍，人（rén）的皮肤由表皮、真皮、皮下组织（zhī）构（gòu）成，电子皮肤也是类似的（de）“三明治”结构，由电极材料、活（huó）性材料、柔性（xìng）衬底组成。电极材料作为电连接层（céng），位于活性（xìng）材料的两侧，接（jiē）收和（hé）传输电信号；活性材料（liào）的功能是将环境刺激转换（huàn）为可检测的电信号；柔性（xìng）衬底则负责支撑（chēng）电（diàn）子皮（pí）肤并将其与机（jī）器人躯体贴合在一起。

开（kāi）发一款电子皮肤，哪些（xiē）问题必须（xū）解（jiě）决？首当（dāng）其冲是材料“柔”的问题。电（diàn）子皮（pí）肤的关键在一个“柔”字。能作（zuò）为皮肤（fū）的材（cái）料（liào）必须是（shì）柔性、可拉伸的，而不是刚硬、易（yì）脆（cuì）裂（liè）的。“绕指柔”何以（yǐ）可能？

科学（xué）界（jiè）现（xiàn）在有三种探索方向。第一种着眼于物理（lǐ）柔性（xìng），努力开发尺（chǐ）度更小的材料。比方说（shuō），柔软又有高度生物相容性的纳米硅（guī）就（jiù）可以作为生化传感器，一定程度实现皮肤功能。第二（èr）种则寄（jì）望于结构（gòu）柔（róu）性。努（nǔ）力开发金属等物质（zhì）的各种新奇力学结构，弹簧、螺（luó）旋（xuán）、蛇形……将传统硬质材（cái）料改造为具备良好的拉（lā）伸、弯曲（qǔ）能力的新材（cái）料。还有的科学家试（shì）图突（tū）破本（běn）征柔性，通（tōng）过高分子工程改变聚合物材料性质，使其（qí）具备高拉（lā）伸特性，甚至兼具自（zì）我（wǒ）修复功能。

开发电子皮肤，还得（dé）在感知功能上下功夫。传感（gǎn）是机器（qì）感（gǎn）知环境的基础，感知压力、温度，判（pàn）断触摸的（de）不同（tóng）物体，分辨手里（lǐ）拿的究竟是一颗桃子还是一颗鸡（jī）蛋，无（wú）不需要（yào）传感器（qì）。触（chù）觉（jiào）传（chuán）感器要尽可能充分地获得相接触物体表（biǎo）面种种特性，对传感灵（líng）敏度（dù）要求尤高。

为什（shí）么说“不要跟机器人握手（shǒu）”？

沈国震团队研发的柔（róu）性可延展多功能电（diàn）子皮肤，可用（yòng）于人（rén）体生理（lǐ）信（xìn）号的实（shí）时监（jiān）测

此外，传感器捕捉到的信号（hào）如何（hé）高（gāo）效传输，也是问题。关键（jiàn）就在于，如何让信号在传输到（dào）机器人（rén）“大脑”的过程中尽量少有耗损？

电子皮肤，我们也来一套？

实际上（shàng），电（diàn）子皮肤不止是机器人的（de）下（xià）一代装备，我们人类自己也“值得拥有”。

虚拟现（xiàn）实技术方兴未艾（ài）的今（jīn）天，电子皮肤可能（néng）是（shì）人类（lèi）漫游元宇宙（zhòu）的重要助力（lì）。在虚拟世界中，电子皮肤能最大限度地还原触觉，不仅使人能近乎真实地（dì）“摸”到虚拟物体，甚至能（néng）还（hái）原清风、水流、火焰带给（gěi）人们的感觉，极大提升沉浸（jìn）感和真（zhēn）实感。

此（cǐ）外，对于烧伤（shāng）烫伤患者、截（jié）肢患者来说（shuō），电（diàn）子皮（pí）肤可使他们重获触觉（jiào），继续享受美好生活。

对于身（shēn）心健全的普通人而言，电子（zǐ）皮肤能帮（bāng）什么忙？“它（tā）可以起（qǐ）到一种（zhǒng）人体健康监测（cè）设备的作用。电子皮肤与人（rén）体直接接触，能（néng）够藉由高精度传（chuán）感器直接测量我们（men）身体（tǐ）数据（jù）（比方说心率、体（tǐ）温（wēn）、血（xuè）糖、血压）的实时情况，相当于（yú）精密程度跃升（shēng）的‘健（jiàn）康手环’。”沈国震说，目前这类技术（shù）已经（jīng）成熟（shú），产品也（yě）将逐步进入市场。

其实（shí），科学家还有更（gèng）大胆的（de）想法（fǎ）——能不能将智（zhì）能手（shǒu）机的功能融入电（diàn）子皮肤？如果电子（zǐ）皮肤（fū）的传感器足够敏（mǐn）锐（ruì）、电路（lù）畅通且性能稳定，通过“点击”电子皮肤的不同位置来收（shōu）发消息、接拨电话，是（shì）不是也（yě）顺理成章？

也（yě）许到（dào）那时，我们真（zhēn）的就可以丢下（xià）手机（jī），轻装出门了。

*本（běn）文为（wéi）《半月谈（tán）》2024年第13期内容

原标（biāo）题《与机（jī）器人握手，你敢吗？》

半（bàn）月谈记者（zhě）：张漫子（zǐ） / 编辑：范钟秀

[责任编（biān）辑：季爽（shuǎng）]