院士團隊研發具有皮膚主動感知和反應的柔性機器人

　　未來機器人應用十分廣泛，舉凡工業、服務、探索，以及醫療照護等，都需要具有人工智能的機器人，智能機器人的發展將對人類產生革命性的影響。現今智能機器人發展的挑戰包含：對外在環境的缺乏感知能力、與人類互動的不安全性、缺乏移動的自由度等。尤其，機器人不像人類具有感知皮膚，使得機器人無法感知外在環境，在控制難以感知回饋，不僅在應用上大打折扣，更增添人機使用的危險性。

　　實現機器人的感知皮膚是極具困難的，因為傳統硬傳感器無法隨著機器人的外型而配置，再者，大面積、大密度的配置下，傳統被動感測組件的功耗，將會是獨立運作機器人電力的一大問題。在所有機器人中，柔性機器人具有柔軟、能適應環境變化的外型，相對于硬機器人，更能提供良好的運動自由性，以及安全、順應的「人-機」與「環境-機」互動，但因為軟機器人連續彎曲、變形的外型，實現軟機器人的感知皮膚更是困難。

　　近日，在佐治亞理工學院、中國科學院北京納米能源與系統研究所王中林院士的帶領下，利用摩擦納米發電機實現了柔性機器人的主動感知與反應能力，通過大自然界的摩擦電效應，使各種軟機器人可以像生物般，主動地感知外部的刺激和內部的肌肉運動。研究人員首先研發能夠同時擁有優異機械拉伸性(100％應變拉伸性能)、優異低壓敏感度(9.54 V kPa-1，<5 kPa；最低檢測限度至63 Pa)的摩擦納米發電機電子皮膚，同時具有優良機械與優異感測能力的特征，加上與柔性機器人的材料模量匹配，使得摩擦電式電子皮膚可以集成到氣動執行器中，搭配柔性機器人柔軟、適應環境的肌肉，使柔性機器人可以執行各種主動感知和響應的任務。具有摩擦納米發電機皮膚的軟性夾具，能夠自主感知移動商品的每個動作(包含靠近,拿取,提升等)，并且能夠察覺商品意外掉落的風險。具有摩擦納米發電機皮膚的軟性機器人手指具有潛力可以幫忙檢查嬰兒是否尿褲子。具有摩擦納米發電機皮膚的軟性機器人還具有幫人類進行觸診的潛力，免去硬機器人的不舒適感。具有摩擦納米發電機皮膚的軟性機器人能夠在移動過程中，感覺每個肌肉的動作，這種摩擦納米發電機機器人皮膚可以大面積部屬在軟機器人的表面。除了可以感知人類的碰觸外，還可以進行用聲音、光、短語與人類進行互動。這項研究發表于Advanced Materials (DOI:10.1002/adma.201801114)，將為人工智能、柔性機器人、人機界面的各種應用開啟大門。