
與機器人握手,為何那么難?嬰兒1周歲就可以抓鬮了,但讓一個機器人學會抓握,是上百篇頂刊論文都講不清楚的事。
科學家告訴我們,比起下棋像人,說話像人,走路像人,讓機器人拿起一只氣球或端起一只玻璃杯,是更難辦的事。“10年前,我們圈里有句話,‘不要跟機器人握手’。”北京理工大學柔性電子器件與智造研究所所長沈國震說,“過去機器人沒有觸覺,無法控制力道,與人握手不懂得什么時候松開手,一不小心可能會把人手部的骨頭捏碎。”
沈國震的解答道出機器人研究的一大癥結——機器人身上少了一樣人類器官,而且是最大的那個:皮膚。
沒有皮膚,機器人就難以擁有發達的觸覺,電影史上經典的機器人形象之一“剪刀手愛德華”,一不小心就發力傷人的場景,今日機器人實驗室里仍不鮮見。
觸覺,其實是多種感知信息的“合體”:接觸的位置,接觸力的大小和方向,接觸物(甚至未接觸物)的溫度,紋理、硬度……我們的皮膚可以極其精妙地捕捉這些信息的蛛絲馬跡并傳遞給大腦,我們許多習焉不察的反應與動作于是啟動。
電子皮膚已經成為今日機器人學重要的研究領域。機器人借助電子皮膚擁有觸覺后,就能更充分、精準地讀取環境中的壓力信號,行動也就更為靈活有效。人的皮膚由表皮、真皮、皮下組織構成,電子皮膚也是類似的“三明治”結構,由電極材料、活性材料、柔性襯底組成。
開發一款電子皮膚,哪些問題必須解決?首先是材料“柔”的問題。能作為皮膚的材料必須是柔性、可拉伸的。“繞指柔”何以可能?
開發電子皮膚,還得在感知功能上下功夫。傳感是機器感知環境的基礎,分辨手里拿的究竟是一顆桃子還是一顆雞蛋,無不需要傳感器。
實際上,電子皮膚不只是機器人的下一代裝備,我們人類也“值得擁有”。
虛擬現實技術方興未艾的今天,電子皮膚可能是人類漫游元宇宙的重要助力。在虛擬世界中,電子皮膚能最大限度地還原觸覺,還原清風、水流、火焰帶給人們的感覺,極大地提升沉浸感和真實感。此外,對于燒傷燙傷患者、截肢患者來說,電子皮膚可使他們重獲觸覺,繼續享受美好生活。
對于身心健全的普通人而言,電子皮膚與人體直接接觸,測量我們身體數據的實時情況,相當于精密程度躍升的“健康手環”。其實,科學家還有更大膽的想法——能不能將智能手機的功能融入電子皮膚?如果電子皮膚的傳感器足夠敏銳、電路暢通且性能穩定,是否可以通過“點擊”電子皮膚的不同位置來收發消息、接打電話?
也許到那時,我們真的就可以丟下手機,輕裝出門了。