□ 本报记者 杨频萍

要想让机器人成为身边的护工、保姆，触觉感知必不可少。近日，南京大学集成电路学院副教授程文与山东新华锦国际股份有限公司在中国科技发展基金会及其发起的“青年科学家产学研创新联合体”的牵线搭桥下，就电子皮肤技术在外骨骼机器人上的应用达成横向合作协议。

机器人给人的印象多是冰冷、机械的“钢铁直男”，但如果给它们装上电子皮肤，机器人将像人类拥有触觉，推开感知世界的大门。

程文说，电子皮肤并不神秘，是一种基于柔性薄膜材料的多功能传感系统，区别于传统刚性的传感器，可贴合复杂曲面并模拟人类皮肤触觉的功能，“不仅要足够柔软，还要集成各类功能，让机器能感受压力、温度，以及滑动、摩擦等各种外界刺激。”

国内外研究电子皮肤的团队很多，程文主要聚焦于开发柔性压力传感器。“电子皮肤”的压力感知非常重要，程文举例说，“就拿养老服务机器人来说，未来它们可能会代替护工，为医院、养老院的老人翻身，协助老人行动，如果拿捏不了动作的‘轻重’，很可能造成二次创伤。”

柔性压力传感器的已有研究向来强调灵敏度，而程文认为，灵敏度是起点，柔性压力传感器的稳定性才是实际应用乃至产业化的关键。“由于柔性材料的黏弹性以及柔性材料界面之间的黏附性，电子皮肤受压发生形变时会产生明显的回滞效应，导致传感器读数和实际压力值存在显著误差。”程文说，这也是团队目前正在攻克的技术难题。团队通过微结构调控“力—电”物性耦合，从工作机制、材料、微/纳米结构和界面设计等多维入手，提出了多项抑制回滞的策略，由此将传感器的回滞误差从通常的大于15%降低到5%甚至2%以下。同时，他们还开发了新型功能材料，确保电子皮肤在温湿度变化的环境中都能保持长期稳定工作。

科技成果只有与产业深度结合，才能转化为现实生产力。程文表示，作为高校老师，自己并没有太多精力直接从事产业化工作，过去想和企业合作，但凭借自己的力量又很难对接到合适的企业。“通过联合体‘需求池’匹配，新华锦在康养产业上的技术需求，一次性链接了我们与哈尔滨工业大学的另一个团队的研究成果，双方一拍即合。”

据介绍，电子皮肤将被企业首次应用于外骨骼机器人，提升其感知性能。今年外骨骼机器人被国内多个景区作为登山辅助设备引进，备受游客青睐。程文告诉记者，在康养领域，外骨骼机器人也处于商业风口，我国即将进入深度老龄化社会，一些老年人随着年龄增长会出现关节疼痛、肌肉力量减弱等问题，外骨骼机器人可以通过提供额外的支撑和助力，减轻老人的关节负担，提高行走稳定性和舒适度，帮助他们更轻松地行走。

目前程文与企业定期就外骨骼机器人的结构设计进行讨论，“现有外骨骼机器人还少有柔性的传感器，穿戴久了局部区域会产生比较大的压力。”程文说，我们希望在产品设计阶段，用电子皮肤感知和调整外骨骼机器人与人皮肤接触面的压力分布，避免局部区域过度地受压。“比如现在有的外骨骼机器人在辅助人类走路的时候，就会因为力反馈不当，导致人走路姿势不自然。”