机器人能否像人类一样，拥有一层柔软、灵敏、能知冷知热的“皮肤”？近期，英国剑桥大学和伦敦大学学院的研究团队在《科学·机器人学》杂志上发表一项成果：他们研发出一种新型柔性导电机器人“皮肤”，可同时感知压力、温度等，甚至可以区分多个接触点，以类似人类的方式获取周围环境信息。

人体皮肤内分布有感觉神经及运动神经，其神经末梢和特殊感受器广泛分布在表皮、真皮及皮下组织内，以感知体内外的各种刺激，产生各种感觉，引起相应的神经反射。传统机器人“皮肤”多依赖微机电系统，在表面铺设大量微型传感器以模拟人类神经系统。然而这类方案制造工艺复杂、软硬材料易分层、结构脆弱，且传感器之间常存在信号干扰，难以实现大面积部署，功能也远未达到人类皮肤的综合感知水平。

此次英国研究团队的重要突破，是让机器人用一种传感器就识别出多种不同的刺激。这种名为“电阻抗断层扫描”的检测方法，通过在单层水凝胶膜周围设置32个电极，每4个电极组合成1个测量单元，可生成超过86万种不同的电流路径组合，形成高密度、全覆盖的传感网络。比如，研究人员先通过一对电极在水凝胶“皮肤”上施加微弱电流，当外在条件变化时，如温度升高、湿度改变、接触物体等，水凝胶的电学特性随之改变，进而使此前施加的电流发生变化。另一对电极则实时监测这一变化。通过分析电流模式的差异，系统即可判断出这块“皮肤”受到了什么刺激。

由于“皮肤”每时每刻都在接受外界传来的多种刺激，其产生的“电信号”复杂多元。为有效处理这些信息反馈，研究团队引入人工智能算法训练，使系统能够自主学习并识别哪些电极组合可以最有效地区分特定刺激。这些电极作为“神经”，人工智能作为“大脑”，特定的电信号被“大脑”识别后解读为对应的“感觉”，由此机器人也有了“触觉系统”。

此次研究的另一重要创新体现在其选用的柔性材料上。该材料为水凝胶，是一种极为亲水的三维网络结构凝胶，导电性能好、柔软可塑，对机械力、温度和湿度均敏感。它可直接塑造出复杂的形态，例如等比例的成人手掌模型等。用水凝胶制成的仿真“皮肤”，更加柔软且有触觉，为构建高度仿生、性能稳定的下一代人工皮肤系统奠定了材料基础。

尽管成果显著，但是该技术仍面临挑战。例如，水凝胶在空气中易失水干裂，且在高温环境下性能不稳定。另外，当前系统完成一次全区域扫描耗时较长，尚难满足高速交互需求。研究团队表示，下一步将聚焦于开发更稳定的新型水凝胶或替代材料，并优化算法以提升响应速度。（选自《科技日报》）