柔性薄膜在灵巧手上的示意图
商报记者 孟佳俊
人形机器人能用灵巧手精准抓握矿泉水瓶,但如果让其揭掉瓶上薄薄一层纸标签,成功率可能会大打折扣。当它转身递水时,若身旁有人靠近,它来不及“看见”,就可能会径直撞上去。
产生这些问题的原因,通常不在视觉或关节控制,而在于一种易被忽略的感知能力——触觉。“光靠视觉远远不够,必须有触觉反馈来感知力度、纹理、温度、形变等。没有触觉的人形机器人,本质上‘只可远观’,只能在规划范围内工作。”双曲线智能机器人(杭州)有限公司总经理助理亚琨博说。
双曲线要做的,是给机器人铺一层“电子皮肤”,让它像人一样“知冷热、知轻重、知软硬”。
电子皮肤 就是精密传感系统
在双曲线的钱塘实验室,亚琨博向记者介绍了企业今年6月发布的多款产品。其中,手部皮肤方案包含用于实验数据采集的高密采集皮肤、适配机器人灵巧手的三合一综合感知皮肤,另有可直接覆盖人形机器人躯体其余部位的大面积皮肤产品。
三合一综合感知皮肤是双曲线目前最契合人形机器人发展节奏的产品。亚琨博表示,双曲线将压力感知、接近感应与温度感知整合于厚度仅0.2毫米的柔性薄膜之中。“这个厚度和硬卡纸差不多,贴在指尖上几乎不占地方,灵巧手的手指活动也不受影响。”据介绍,这层薄膜突破性地解决了生产集成难度大这一行业难题。
亚琨博说,“理想的电子皮肤得像人的皮肤,碰到烫水知道缩手。我们这个产品目前能做到-40℃至85℃的温度感知,误差在0.5摄氏度以内。冰块多冷、热水多烫,它都能分辨。”同时,感知能力还包括克级的力变化,比如捏鸡蛋不会碎、拿纸杯不会变形等。“触摸和滑动也能毫秒级响应,感觉手里的东西要滑落了,能调整握力,不用等大脑反应过来再指挥。”亚琨博补充道。
能感知并快速反应,得益于双曲线团队自主研发的“类小脑模型”。该模型将皮肤收集到的触觉数据先做相应处理并进行前置反馈,再把信号传到主控大脑,实现分层处理,既减轻了主控芯片的负担,又显著提升了响应速度。“压力、温度、触摸三类数据同步采集,不需要额外对齐,延迟已经压缩到10毫秒以内。”亚琨博说。
三合一方案在指尖表现出色,但不代表适合在全身铺开。据了解,人形机器人不同部位的皮肤需求各不相同,背后既有功能考量,又有成本约束。如今,行业区分出了两条技术路线,对精度要求高的,采用电容或视触觉等方案,成本相对也高;大面积皮肤区域则采用压阻方案,成本可控,坏了还能局部更换。“没有一种路线能通吃所有场景。目前,双曲线主打压阻与超电容(离电)式电子皮肤方案,兼顾低成本、易部署与大面积柔性感知能力。”亚琨博说。
大规模落地 尚需2至5年
高精度硬件只是机器人触觉落地的第一步。眼下行业仍处于技术摸索与场景验证阶段,距离大规模商业化还有较长距离。“电子皮肤要真正应用于非标服务类人形机器人,还需要2至5年的技术迭代与场景沉淀。”亚琨博表示。
在他看来,核心堵点有二。一是标准不统一——各家传感器技术互不兼容,下游厂商同时采购多家方案时,工程师得反复对接调试,做大量重复性工作。二是数据积累、处理经验不足——在实际应用过程中,当全身铺满触觉传感器时会产生海量信号,这些数据怎么处理、怎么用仍是难题。
不过,双曲线想为行业先走一步。这家成立于2025年底的企业,由杭州上市企业福莱蒽特与深圳钛深科技共同设立,后者由第四代离电触觉传感技术发明者潘挺睿教授领衔,在触觉产品与感知算法领域有十余年技术积累。作为合资企业,双曲线能在数据、算法与算力等环节整合双方优势,如在训练皮肤算法的数据上,既依托自建的触觉采集中心,也整合了过往在AI智能玩具、TWS音频设备等消费电子领域积累的量产数据。
接下来,双曲线计划开放通用触觉数据集与配套SDK(软件开发工具包),实现“即插即用”。“我们不希望单纯卖硬件。”亚琨博说,“开放SDK能降低参与门槛,小型创业团队、个人开发者都可直接调用。我们希望形成行业基础共识,减少重复开发。”
“从整个行业来看,电子皮肤的出货量还不多,比如灵巧手行业年出货量还只有万(台)级,且分散在多家企业,大规模订单还没出现。”亚琨博坦言,“但我们已经在等了。”事实上,企业已在多个环节跑出加速度。电子皮肤的量产核心之一是导电浆液配方,它直接决定产品性能、量产良品率和成本控制。亚琨博透露,企业已实现自研导电原浆,并借助消费电子领域积累的批量出货经验,具备了大规模量产能力。
眼下,双曲线已与杭州及国内多家人形机器人企业开展技术交流并推进小批量送样。亚琨博表示:“如果说眼睛帮人形机器人看见世界,那么触觉就是帮它更好地理解世界。我们希望推动它迈出走向大众生活这一步。”