一直以来，总有人在帮机器人加触觉。

那样，机器人感受到的世界，就不只是各种形状的组合，也有丰富的质感了。

斯坦福大学的研究人员，也用自己的方式，努力给机器人更加精致的触觉。

他们走的路，是模仿人类触觉原理的仿生皮肤。这条路已经走了很久。

最近的研究成果，是一双布满传感器的新手套：无论灵敏度还是实时性，都以前更加像人类皮肤了。

于是，这项研究登上了最新一期的Science Robotics。

那么，人类皮肤的触感是怎样形成的？又要怎样用电子元件来模拟？很快你就知道了。

荆棘丛生的人皮

人类的手指和手掌上，原本就有很多传感器。

这些传感器是和名叫“棘毛” (Spinosum) 的子层密切配合，这一层里，有微观的千山万壑。

崎岖的地形，对触觉的形成非常重要。

因为手指接触物体的时候，外层皮肤会向棘毛这一层移动。

如果是轻度接触，外层皮肤会接触到那些“小山”，山上的传感器就会感受到。

如果是重度接触，外层皮肤被迫走向更深一层，凹陷的沟壑里传感器会接收到信号。

人类皮肤对压力轻重的感觉，就是这样形成的。

不过，测量压力的大小，也不是棘毛功能的全部。

棘毛还可以测量压力的方向，就是切向和法向分别有多少力施加在皮肤上。

如果一根手指向北推某个东西，“小山”的南坡就会感受到强烈的信号。

这是一种叫做剪应力 (Shear Force) 的力量，可以帮助人类握起一个鸡蛋：

让鸡蛋不会被握碎，也不会掉在地上摔碎。

三层传感器模拟人皮

所以，怎么用电子元件来模拟这种原理？

手套上，每个手指的传感器都是三层的。其中，上层和底层是带电的。

研究人员在 (上层与底层) 两个相对的面上，铺设了电线网格 (Grid of Electrical Lines) ，就像电场线那样。然后让这些“电场线”互相垂直，形成一个密集的感应像素阵列。

底层，就像人类皮肤的棘毛层那样沟壑纵横。

中间是绝缘的橡胶层，让上层和底层的电极保持分离的状态。

这一层很重要，因为两层电极距离很近，又不互相接触，这样的结构可以储存电能。

当手指向下按的时候，上层电极和下层就会更靠近，存储的电能就会增加。

而底层的山坡和深谷，可以给电线网格上的每一点，找到它对应的压力大小和方向。

这样一来，电子皮肤的触感就形成了。

轻轻碰一碰树莓，也不会伤害到幼小的果实。

当然，抓起乒乓球来各处移动一下也不是问题 (开头的图，再出现一次) 。

实验室的小姐姐

常年致力于研制电子皮肤的斯坦福实验室，老板是鲍哲南教授。

小姐姐笑容有些羞怯，但她是美国国家工程院院士，也在2017年获得过联合国教科文组织授予的世界杰出女科学家称号。

论文传送门：

http://robotics.sciencemag.org/content/robotics/3/24/eaau6914.full.pdf

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