与机器人握手，为何（hé）那么难？

婴儿1周岁就可（kě）以（yǐ）抓阄（jiū）了，但让一个机器人学会抓（zhuā）握，却是上百篇顶刊（kān）论文都讲不清楚的（de）事（shì）。

科学家告（gào）诉（sù）我们，比起下棋像人、说话像人、走路像人，让机器人拿起（qǐ）一只气球或端起（qǐ）一只玻璃（lí）杯，是更难办（bàn）的事（shì）。“10年前，我们（men）圈里有句话：‘不要跟（gēn）机器人握手（shǒu）’。”北京理工大学柔（róu）性电子器件（jiàn）与智造研（yán）究（jiū）所所长沈国震说（shuō）。

为什么（me）这么说（shuō）？不知如何握手的机（jī）器人，与这个世界打交道（dào）的方式，究竟缺了什么？

为什么说（shuō）“不要跟机器人握（wò）手”？

没有皮肤（fū），真的不一样

原来——

“过去机器人没（méi）有（yǒu）触觉，无（wú）法（fǎ）控制力（lì）道，与人握手不懂得什么时候松开手，一不小心可能（néng）会把人手部的（de）骨头捏碎。”沈国震的解答（dá）道出机器（qì）人研究的一大症结（jié）——机器人身（shēn）上（shàng）少（shǎo）了一（yī）样人类器官，而（ér）且是（shì）最大的（de）那个：皮肤。

没有皮肤，机器（qì）人就难以拥有发达的触觉，电影史上经（jīng）典的（de）机器（qì）人形（xíng）象之一“剪刀（dāo）手爱德华”，一不小（xiǎo）心就发力伤人的场景，今日机（jī）器（qì）人实（shí）验室里仍不鲜（xiān）见。

也（yě）正因（yīn）此，我们已经津津乐（lè）道（dào）机器人（rén）写（xiě）作文、下象棋，但还听不到机器人娴熟完成家务活的（de）消息。

触觉，其实是多种感知信息（xī）的“合（hé）体”：接触的位置、接触力的大小（xiǎo）和方向，接触（chù）物（甚（shèn）至未接触物）的温（wēn）度，纹理、硬度……我（wǒ）们的皮肤可以极其精妙地捕（bǔ）捉这些信息（xī）的（de）蛛丝马迹并传递给大脑，我们许多习焉不察的反应（yīng）与动作（zuò）于是启（qǐ）动。

可以说，皮（pí）肤（fū）不只是身体表面一层将近2平方米的附着物，更是人与周遭世（shì）界的沟通（tōng）纽带（dài）、互动方式。

那么，给机器人加一身皮（pí）肤怎么（me）样？机（jī）器人可以由此像人一样感（gǎn）知环境、适应环境吗？

装有仿（fǎng）生三维电子皮肤的机械手与（yǔ）人手互动

电子（zǐ）皮肤，到（dào）底（dǐ）什么样

当然，电（diàn）影里的（de）机器人不都像爱德华一般。

科幻电影《阿丽塔》的主角机器人阿丽塔虽（suī）然纤瘦（shòu），却（què）是（shì）一名“六（liù）边形（xíng）战士”。她的战（zhàn）斗力源自一身“黑科技”，其中就包（bāo）括触觉（jiào）比人（rén）类还灵敏（mǐn）的电子皮肤（fū）。

对，电（diàn）子皮肤。让机器人全面（miàn）感知（zhī）自己的身体和周边环境（jìng），电子（zǐ）皮肤已经成为今日机器人学重要（yào）的研究领域。

机（jī）器人借助（zhù）电子皮肤拥有触觉（jiào）后，就能更（gèng）充分、精准地读取环境中的压力信号，行动（dòng）也就更为灵活有效。一般（bān）而言，现在（zài）的机器（qì）人缺乏（fá）对物（wù）体（tǐ）精（jīng）确的（de）力量反馈，难以精准抓握和（hé）操纵（zòng）微小（xiǎo）或（huò）柔软的物体。而电子皮肤则可赋予未来的机器人一双“巧手”，实施（shī）高（gāo）精准度的（de）手术可（kě）能都不在（zài）话下。

那（nà）到底什么是（shì）电（diàn）子皮（pí）肤呢？

沈国震介绍，人的皮肤由表皮、真皮、皮下组织构成（chéng），电子皮肤也是类似的“三（sān）明治”结构，由电极材（cái）料、活性（xìng）材料、柔性衬底组成。电极材料作为电连接层，位（wèi）于活性材料的两侧，接收和传输电信号；活性（xìng）材料的功能是将环境刺激转换（huàn）为可（kě）检测的电信（xìn）号；柔（róu）性衬底则负责支撑电子皮肤并将其与机器人（rén）躯（qū）体贴合在（zài）一起。

开发一款电子皮肤，哪些问题必须（xū）解决？首当其冲是材料“柔”的问（wèn）题。电（diàn）子皮肤的关（guān）键在一个“柔（róu）”字。能作为皮肤（fū）的材料必须是（shì）柔性（xìng）、可（kě）拉伸（shēn）的，而不是刚硬、易脆裂的。“绕指柔”何（hé）以可（kě）能？

科（kē）学界现（xiàn）在（zài）有三种探索方向。第一种着眼于物理柔性，努力开发（fā）尺度（dù）更小的材（cái）料（liào）。比方（fāng）说（shuō），柔软又有（yǒu）高度（dù）生物相容性的纳米硅就可以（yǐ）作（zuò）为生化传（chuán）感器，一定程度实现（xiàn）皮肤功能。第二（èr）种则寄望于结构柔性。努力开发金属等物质的各种新奇力学（xué）结构，弹簧、螺（luó）旋、蛇形……将传统硬质材（cái）料改造为具备良好的拉伸、弯曲能（néng）力（lì）的新材料。还有（yǒu）的科学家试图突破本征柔性，通过高分（fèn）子工（gōng）程（chéng）改变聚合物材料性质（zhì），使其具（jù）备高拉伸特性，甚至（zhì）兼（jiān）具自我修（xiū）复功能。

开（kāi）发电（diàn）子皮肤，还得在感（gǎn）知（zhī）功能上下（xià）功（gōng）夫。传感是机器感知环（huán）境的基础（chǔ），感（gǎn）知（zhī）压力（lì）、温度，判断触摸的不同物体，分（fèn）辨手里拿的究竟是（shì）一颗桃子还是一颗鸡（jī）蛋，无不需要传感器。触觉传感器要尽可能充分地获得相接触物体表面种种特性，对传感灵敏（mǐn）度要求尤高。

为什么（me）说“不要跟机器人握（wò）手”？

沈（shěn）国震（zhèn）团队研发的柔性可延展多功能（néng）电子皮肤，可用于人体生（shēng）理信号的（de）实时（shí）监测（cè）

此外（wài），传感（gǎn）器（qì）捕捉（zhuō）到的信号如何高效传输（shū），也是问题。关键就在（zài）于，如何让信号在传（chuán）输（shū）到（dào）机器人（rén）“大脑”的过程（chéng）中尽量少（shǎo）有耗损？

电子皮肤，我们也来一套（tào）？

实际上，电子皮肤不止是机器人的下一代装备，我们人类自己也（yě）“值得（dé）拥有”。

虚拟现实（shí）技术方兴未艾的今天，电子皮肤（fū）可能是人类漫游元宇（yǔ）宙的重要助力。在（zài）虚拟世（shì）界中，电子皮（pí）肤能最大限度地还原触觉，不仅使人能近（jìn）乎真实（shí）地“摸（mō）”到虚拟（nǐ）物体，甚至能还原清风、水流、火焰带给人们的（de）感觉，极大提升沉浸（jìn）感和真实感。

此外，对于烧伤烫伤（shāng）患者、截肢患者来说，电子（zǐ）皮肤可使他（tā）们重获触（chù）觉，继续享受美好生活（huó）。

对于身心健全的（de）普通人而言，电子（zǐ）皮（pí）肤能帮什么忙？“它可以起到一种人（rén）体健康（kāng）监测设备的作（zuò）用。电子（zǐ）皮（pí）肤（fū）与（yǔ）人体直接接触，能够（gòu）藉由高精度传感（gǎn）器直接测（cè）量我们身体数据（jù）（比方说（shuō）心率、体温、血糖（táng）、血压）的（de）实时（shí）情况，相当于精密（mì）程度跃升的‘健康手环’。”沈国震说，目前这类技术已经成熟，产品（pǐn）也将逐步进入市场。

其（qí）实，科学家还有更大胆（dǎn）的想法——能不能（néng）将智能手机的（de）功能融入电子皮肤？如果（guǒ）电子皮（pí）肤的传感器足够敏锐、电路畅（chàng）通（tōng）且性（xìng）能稳定，通过“点击（jī）”电子皮肤的不同位（wèi）置来收发消息、接拨电话，是不是也（yě）顺理成章（zhāng）？

也许到那时，我（wǒ）们真的就可以丢（diū）下手机（jī），轻装出门了。

*本文为《半（bàn）月谈》2024年第13期内容

原标题（tí）《与机器（qì）人握（wò）手，你敢吗？》

半月谈记（jì）者（zhě）：张（zhāng）漫子 / 编（biān）辑：范钟秀

[责任编（biān）辑：季爽]