“一束光”让机器人也能拥有触觉？

精细的动作控制，敏锐的触觉体验，丰富的情感交流……假如没有触觉，人类要失去认识并理解世界的多少乐趣。现在，“一束光”让机器人也能够拥有触觉？具有类人触觉感知能力的“光子皮肤”、高性能光致动微型机器人夹爪……之江实验室类人感知研究中心触觉感知研究团队经过两年多潜心研究，率先提出基于微纳光纤的触觉感知与再现研究新思路，技术成果“激起千层浪”，让国内外学者直呼“惊喜”。触觉有多重要？机器人是怎么实现触觉的？这项技术能给我们带来怎样的变化？近日，记者对话该研究团队成员，与他们畅聊类人触觉感知技术，体味“之江力量”。　

之江实验室 资料图

传递触觉的“特殊道路”

我们对这个世界最初的感知通常是从触觉开始的——第一声啼哭之前，婴儿经历过诱发哭声的拍打；成长中提笔、拍球；生活中握手，敲击键盘，使用手机……触觉充斥着我们日常生活的方方面面。

2021年，诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国科学家大卫·朱利叶斯和阿登·帕塔普蒂安，表彰理由正是他们发现了“温度和触觉的受体”。

，相较于视觉和听觉等其他感官，触觉研究相对滞后，主要原因在于其感知机制、复现和数字化进程困难重重。在人工智能迅速发展的今天，如何实现“类人触觉感知”，已成为当今科学研究的前沿热点之一。

触觉感知研究团队在实验中　

微纳光纤是之江实验室着力探寻的技术路径之一。作为一种新型光波导，微纳光纤的直径是头发丝的几十到几百分之一，具有独特的光学和力学特性，被誉为“下一代光纤”。在这样一个直径范围内，它传输光的特性会发生明显改变——很大一部分光以一种叫倏逝场的特殊形式在微纳光纤表面传输。

“微纳光纤外围的强倏逝场对于外界微弱压力或温度刺激非常敏感。比如一片飘落的羽毛、一段悠扬的音乐，或者是人体无法分辨的0.01℃的温度变化，都会造成封装在柔性薄膜中微纳光纤输出光谱的显著改变，这使得微纳光纤很适合制作高灵敏的触觉传感器。”之江实验室类人感知研究中心研究专家张磊说。

在实验室里，张磊向记者展示了他们所研究的微纳光纤。它由标准光纤通过加热拉伸获得，结构上呈现中间细、两端粗。

“中间那部分就是微纳光纤，我们用它来感受外界的微弱刺激；而两边未拉伸的部分是标准光纤，起到传输信号的作用。”张磊说。

目前，在突破微纳光纤可控制备和柔性封装等关键技术的基础上，团队搭建了一套基于微纳光纤传感器的机器人触觉感知系统，研究力、温度、湿度、硬度和纹理传感等类人触觉感知技术。

也许在未来有一天，你在杭州工作，朋友在北京学习，虽相隔千里，只要使用这项类人触觉感知技术，大家就可以像打电话一样，实时“握手”和“拥抱”。

模仿多种知觉的感受器

既然是模仿人类的触觉系统，那么这套设备是如何工作的呢？

对人类来说，当人体皮肤感受到触摸带来的压迫，马上会发出一个微小的信号，这个信号会随神经纤维到达大脑，大脑可以马上感受到这次触摸并分辨出触摸的大小和位置。

模仿人类触觉系统的工作原理，手部触觉可以增强机器人物体识别和灵巧操作的能力，体表触觉可以让机器人在人机共存时具备更好的协作性和安全性，而足底触觉则可以提高机器人的平衡性、机动性和适应性。