智能机（jī）器人如何实现类（lèi）人的高灵（líng）巧操作？触觉传感器在当中起到至关重要的（de）作用。这（zhè）就好比皮肤（fū）之于（yú）人，智能（néng）机器人的“皮肤（fū）”——触觉（jiào）传感器越（yuè）灵敏，类人操作也就越灵巧。

近日，厦大航空航天学院周伟教授（shòu）团队（duì）在柔性（xìng）触觉传感器研究领域取得（dé）重要进展（zhǎn），提出了可以实现（xiàn）超灵（líng）敏（mǐn）高频（pín）动态力检测的柔性触觉传感器新工作模式，突（tū）破了（le）传（chuán）统传感（gǎn）器（qì）灵敏度（dù）的理论极限值并得到（dào）显（xiǎn）著（zhe）提升。这意味（wèi）着，有了该传感器，机器人操（cāo）作灵巧度将有望（wàng）得（dé）到大大提升（shēng）。

这一研究成果发（fā）表（biǎo）在Nature Communications期刊，厦大航空航天学院机（jī）电（diàn）工程系张金惠博士后（hòu）为论文（wén）第（dì）一作者。

突破：超灵敏高频动态力（lì）检测

让机器人来帮（bāng）我们倒水（shuǐ），实现的可能性大吗？

接触杯子、开（kāi）始倒水、判（pàn）断接水量（liàng）、接几分满、送到指定位置、放（fàng）下杯子。这些我们再平（píng）常不过的操作（zuò），对（duì）智（zhì）能机（jī）器（qì）人而言，能否精准操作绝对是个考验。

成功与否，智（zhì）能机器人的“皮肤”，也就是触觉传（chuán）感器在当中起了至关重要的作用。当一款适合的柔性传感器贴附于机器人的手时，机器人整个倒（dǎo）水过程就（jiù）可以（yǐ）精确地被检测（cè）到（dào），以此辅助它进（jìn）行（háng）类人的高灵巧操作。

这样的场景，在周伟团（tuán）队的实验（yàn）室上演了很多次。

当前，在智能机（jī）器人动态（tài）力检测应用中，常常（cháng）使用压电式（shì）柔性触觉传感（gǎn）器，但传（chuán）统（tǒng）的压电式柔性触觉传感器（qì）灵敏度受限于自身灵敏度理论极限值。也就是说，智能机器（qì）人（rén）的“皮肤（fū）”从接（jiē）受到指（zhǐ）令到执行（háng）操（cāo）作的灵（líng）巧（qiǎo）度并不如人（rén）意。

周伟团队（duì）的突破在于为智能机器（qì）人“皮肤”提出了全新的工作模式（shì），大（dà）大提升了智能机（jī）器人“皮肤”的灵敏度。

周伟（wěi）说，研究（jiū）工作受节（jiē）肢动物（wù）结构组成的启发，提出的（de）这种仿生型“刚柔并济”柔性触觉（jiào）传（chuán）感器，不仅可以提升柔性材料的力传递效（xiào）率，而且颠覆了传统压电式柔（róu）性触觉传感器的工作模式，使传感（gǎn）器灵（líng）敏度得到显著提升且可达到理论极限值的17倍，并具有5600 Hz宽（kuān）带宽（kuān）、0.0094.3 N线性检测范围和实时力方向识别的优异性能。

也就是（shì）说，有了（le）该传感器，智能机器人的操（cāo）作会更灵巧（qiǎo），也会更灵敏地感知外界（jiè）作用力的大小和方向。

团队介绍，该研究成果为压电式触觉传感器进（jìn）一步深入研究提供了新方法和新思路（lù），尤其是对智能机器人建（jiàn）立类人的触（chù）觉感知系（xì）统具有重要的理（lǐ）论（lùn）研究价值和意义。

过（guò）程：完美融合的“刚柔并济”

这款完美融（róng）合的“刚柔并济”的类（lèi）人感知“皮肤”怎么来的（de）呢（ne）？研究之初，周伟团队就一（yī）直在思考这个课（kè）题并付（fù）诸实践（jiàn）。

柔（róu）性的基体加（jiā）上刚性的微结（jié）构——这种类（lèi）节肢动物的刚柔并济结（jié）构（gòu）能否实现？两年时间（jiān）里，一次（cì）又一次叠加的失败（bài）经（jīng）历（lì），该团（tuán）队一直在努力（lì）尝试（shì）——毕（bì）竟并不是任意的（de）刚柔并（bìng）济（jì）就可以组成（chéng）想要的结构（gòu）。

△张金（jīn）惠进行刚柔并济柔（róu）性（xìng）触觉传感器制备实验

环氧树脂、石蜡、聚（jù）二甲基硅氧烷、硅胶……这两年，张金惠似（sì）乎化（huà）身（shēn）为“材料专家”，以及“排列组合专家”。“我们的方向和目标是明确且正确的，只是没（méi）有找（zhǎo）到（dào）最佳的方（fāng）案。” 张金惠说，“当然，科研就是一（yī）个不停试错（cuò）的过程（chéng），持之以恒、坚持（chí）不懈是最有效的，也是最有用的解决问题的（de）办法。”

成（chéng）百（bǎi）上千（qiān）次的实验（yàn），最终摸索出完美融合的“刚柔并（bìng）济”结构。厦大航院实验（yàn）室里（lǐ）的“机械臂”就是在这样的探索下（xià）成功实现了对动态力（lì）的超灵敏感（gǎn）知及灵巧操作。

“未来，该触觉传感器不（bú）仅适用于（yú）智（zhì）能机器人，也有望（wàng）在医疗、汽车、可穿（chuān）戴设备等领域进行运用。”周伟说。