怎樣才能讓一個機器人更像人類？或許你會回答，是能夠感知這個世界，能夠看、能夠聽、能夠說……。但我們都忽略了“感知”的字面含義，它應(yīng)當是包含觸覺的。人類的感官如同機器人的傳感器一般，只有視覺、聽覺，是遠遠不夠的。

“如果把人類物理感官接收到的信號設(shè)為100％，其中集中于眼球的視覺大概占據(jù)著70％、集中于耳朵的聽覺僅占據(jù)著不到5％、而觸覺信號由于遍布全身實際上會占到總信息量的20－25％”，“由于視覺的重要性和技術(shù)的成熟度，今天我們看到人工智能基本都是基于視覺的研究及應(yīng)用，同時，聽覺作為重要的補充手段，而觸覺技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用遠遠滯后前者”。加州大學戴維斯分校生物醫(yī)學工程系的潘挺睿教授相信，雖然目前觸覺傳感技術(shù)尚未完全達到全面工業(yè)化應(yīng)用的階段，但是“挑戰(zhàn)即是機遇，未來觸覺傳感器給予的信息和人類需要用到的觸覺信息，將會很快超越一個技術(shù)臨界值，屆時，觸覺可能會成為人類基于視覺之后的下一個智能研究重點。”這或許也是鈦深科技誕生的緣由之一。

首創(chuàng)離電式傳感技術(shù)的研究型團隊

潘挺睿教授娓娓道來的離電式傳感技術(shù)的發(fā)明，更像是進行了一場科學的邂逅，能夠獲得成功得益于潘教授本身的學歷背景：他曾經(jīng)在加州大學攻讀機械學專業(yè)，之后在明尼蘇達大學分別獲得電子工程博士與生物醫(yī)學工程專業(yè)碩士學位。交叉學科的背景，在這場發(fā)明柔性離電式傳感技術(shù)的冒險中給予了他諸多助益。

潘教授指出，早在2010年他們就進行了離電式傳感技術(shù)的發(fā)明。彼時，潘教授已在美國加州戴維斯分校生物醫(yī)學工程系工作長達4年之久。在研究荷葉效應(yīng)時，他突然獲得了靈感：為何不從微風拂來時荷葉上水滴的震動中去研究力的反饋呢？從水滴的顫抖到力反饋再到具備高度靈敏性的傳感器，其中經(jīng)歷的過程并非想象的那么簡單。

常見的傳感器，中間存在彈性元器件，當進行擠壓時會產(chǎn)生形變，通過電磁光熱效應(yīng)可以將其轉(zhuǎn)換為電信號，借此將力信號與電信號結(jié)合，獲得直觀的解讀。鈦深科技的獨特之處在于全球首次采用液體作為彈性體，形成了柔性的離電式觸覺傳感器。中間也涉及到分子界面的雙電層電容原理，即液體中離子與固體中的電子相遇，會產(chǎn)生巨大作用力，產(chǎn)生非常強的電容信號。潘教授自豪地表示，“我們驚訝的發(fā)現(xiàn)，這將傳統(tǒng)電容傳感器件的靈敏度一下提高了一萬倍”。

或許是基于潘教授在離電式傳感技術(shù)上的研究貢獻，2015年，他成為了所在系最為年輕的終身正教授，同時，他和團隊獲得了全球首個基于離電傳感技術(shù)的專利授權(quán)。而后的多年中，他領(lǐng)導團隊一直努力探索著離電式傳感技術(shù)的應(yīng)用，從材料、設(shè)計、生產(chǎn)到加工工藝的各個角度層面進行著深入的研究與分析，并最終研制成功了基于全固態(tài)材料的柔性離電式觸覺傳感器。經(jīng)過不懈的努力，國際主流學術(shù)界在2018年達成共識，將離電傳感列為新一代（第四代）柔性力和觸覺傳感機制。

實際上，看到巨大潛力的潘教授，并不甘于讓技術(shù)僅僅停留在研究層面。在2015年，潘教授便在美國舊金山大灣區(qū)成立了鈦深科技。但是由于團隊更注重研究，產(chǎn)業(yè)化落地不夠理想。2018年，潘教授在昔日同窗搜狗CEO王小川的幫助下，重新與自己另一位同窗、身為職業(yè)經(jīng)理人的汪曉陽博士建立聯(lián)系，并與中國科學院深圳先進技術(shù)研究院達成合作，最終在國內(nèi)成立了鈦深科技（深圳）有限公司。如今，鈦深科技將深圳作為總部，在北京、成都設(shè)立辦事處，將美國的鈦深科技作為研發(fā)中心，三者協(xié)同運轉(zhuǎn)。

離電式觸覺傳感器：靈敏、輕薄、無感

鈦深科技的柔性離電式觸覺傳感技術(shù)，想象空間顯然不止于醫(yī)療領(lǐng)域，還涉及消費電子、機器人及智能汽車等。要真正理解離電式觸覺傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用場景，我們還是得回到技術(shù)特點上去。
潘教授基于對以往的傳感器研究指出，一代電阻式傳感器靈敏度低但是成本也低，僅幾毛錢；二代電容式傳感器，靈敏度高的同時，解決了動態(tài)響應(yīng)的問題；三代壓電式傳感器需要采用特殊材料，形變可以產(chǎn)生電壓，給予電壓也可以產(chǎn)生形變，相比前兩者有著更高的靈敏度。但存在的問題是“當你用手抓杯子，它可以測到抓握瞬間的壓力，卻無法確認你是持續(xù)拿著杯子還是把杯子放了下來�！庇捎谥荒軝z測相對變化，在使用場景上會大幅受限。而且有著較高的生產(chǎn)成本。

潘教授首創(chuàng)的離電式傳感技術(shù)，實際上也歷經(jīng)了多次迭代。最初，他們采用了采用液體式傳感器，“雖然好玩好看但是不適用。而且加工比較麻煩，每一個液體傳感器中還要加入液滴。還需要解決受力限制、體積大小、液體揮發(fā)等技術(shù)性問題。”隨后，逐漸從開發(fā)液體傳感材料轉(zhuǎn)變到全面固態(tài)材料的傳感器�？紤]到測量中可能需要分布式接觸面的測量，他們隨后也將傳感器從單點式擴展成了陣列式。
相較于前三代觸覺傳感技術(shù)，鈦深科技的離電式觸覺傳感器的優(yōu)勢是相當明顯的。

第一個優(yōu)勢在于其離電材料的高透明度，它使得設(shè)備模組可以覆蓋在很多物體表面，保持以前材料性能以及視覺上的協(xié)同；第二個優(yōu)勢在于傳感器中接觸界面和功能層，僅需1－2納米的厚度，材料可以設(shè)計得相當輕薄，實現(xiàn)納米級別的材料覆蓋，制造成本會急劇下降。離電式觸覺傳感還擁有超高的器件靈敏度，而相較于同樣高靈敏的壓電式傳感器，其獨有的自濾波特性，又使其具備相當強的抵抗環(huán)境噪音的能力和絕對壓力檢測的功能�？蓪崟r感知受力狀況的離電式傳感器，允許接入到更多的使用場景中。

模組獲FDA認證，發(fā)力人體數(shù)據(jù)監(jiān)測

潘教授認為離電式觸覺傳感器將會基于以下三個方向進行布局和發(fā)展：1． 實現(xiàn)電子皮膚和數(shù)字化的觸覺感知；2． 實現(xiàn)對人體內(nèi)部生理信號的數(shù)字感知；3． 賦予傳統(tǒng)物體新的觸覺感知功能。鈦深科技也在這些方向上，進行了深入的研發(fā)與嘗試。

潘教授指出，數(shù)字感知和觸覺感知主要涉及對身體內(nèi)外的壓力，血壓、眼壓以及脈搏搏動等生理數(shù)據(jù)的感知。比如，在腸胃不順的時候，數(shù)字感知觀察胃腸蠕動效果。在以往這是無法進行測量的，但鈦深科技通過運用離電式傳感技術(shù)，跟國際領(lǐng)先的膠囊機器人廠商合作，正打造新一代的膠囊機器人，監(jiān)測胃腸蠕動；在心血管手術(shù)領(lǐng)域中，大部分手術(shù)需要進行插管，但只能憑借醫(yī)生的經(jīng)驗進行操作，可能帶來一定的損害。如果擁有觸覺反饋具備數(shù)字化的觸覺感知能力，就可以減少損害的發(fā)生；再比如將其運用于女性分娩產(chǎn)后的康復(fù)監(jiān)測等等。

針對神經(jīng)退行性疾病如帕金森病，以及心血管疾病患者，鈦深科技可以提供一系列生理數(shù)據(jù)的監(jiān)測。與以往通過PPG模組監(jiān)測的傳感器對比，鈦深科技的離電式傳感觸覺傳感技術(shù)有著更好的精準度，且采用該技術(shù)的可穿戴產(chǎn)品在佩戴時往往無感。鈦深科技在CES展上推出的智能鞋，是全球首款可以測心率、呼吸、血壓變化及運動狀態(tài)的產(chǎn)品。鞋內(nèi)的觸覺反饋模組已獲得FDA認證。因為腿上相關(guān)筋絡(luò)控制了腳步的動作，通過陣列式傳感器甚至可以十分精準地獲得步行的姿勢、狀態(tài)。脈搏方面，鈦深科技也做了很多，可以很好地監(jiān)測脈搏波。血壓方面，以往通過阻斷方式進行測量，但鈦深科技允許在施加低壓的方式下對人體血壓進行連續(xù)監(jiān)測。

汪曉陽引用華米科技CEO的話強調(diào)，“如果真正對大健康認真的話，一定會從傳感器做起”。“目前鈦深科技測量到的數(shù)據(jù)有著更高的精準度。有人可能會認為是多余。但是你并不清楚高精度的數(shù)據(jù)中哪一項是否就跟疾病有關(guān)。”鈦深科技則通過它小型化、無感化、精準化的傳感器模組不斷收集著這些數(shù)據(jù)。

賦予傳統(tǒng)物體新的觸覺感知功能，可以以殘疾人康復(fù)為例。比如部分盲人在學習盲文的過程中，可以直接通過觸覺反饋，將觸碰到的文字讀給他聽。更為重要的是，將周圍環(huán)境變成一個可以提供觸覺反饋的環(huán)境，讓部分感官受損的人獲得便利。實際上，在假肢方面鈦深科技也進行了一些嘗試，但是目前如何去解決電信號與神經(jīng)信號的聯(lián)接，仍舊是需要長期探索的問題。

此外，在情緒感知方面，潘教授表示可以通過采用了離電式傳感技術(shù)的智能眼鏡判斷用戶目前的專注力、疲勞度和生理信號等，同時還可監(jiān)測神經(jīng)信號。針對無法進行自我表述的少年、老人，可以通過情緒計算十分精準地識別到他們的情緒波動，更好地幫助到患者，并在出現(xiàn)危急的情況下實現(xiàn)預(yù)警。

產(chǎn)業(yè)化落地需要企業(yè)協(xié)同發(fā)展

實際上，目前鈦深科技也在與部分上市公司進行合作，比如深圳先健醫(yī)療。部分健康級的產(chǎn)品已在發(fā)貨過程中，而醫(yī)療級的傳感器產(chǎn)品也處于臨床三期的狀態(tài)。對于鈦深科技來說，它們在其中扮演的是底層技術(shù)平臺的角色。

鈦深科技希望通過落地的應(yīng)用，吸引其他公司達成合作。在合作方面，提供定制化的解決方案。比如，當用戶想要研究自閉癥或者狂躁癥時，鈦深科技會選擇從學術(shù)角度出發(fā)，先尋找相應(yīng)判斷指標，通過技術(shù)分析確定是否可以對指標進行連續(xù)數(shù)據(jù)監(jiān)控。隨后，會進行小規(guī)模的測試，而后再繼續(xù)大面積的臨床測試，以確保其安全性和準確性。

鈦深科技目前在醫(yī)療領(lǐng)域進行了一定嘗試，也在探索除了膠囊機器人外，是否可以結(jié)合心血管手術(shù)器具、內(nèi)窺器具，為其賦能。潘挺睿教授表示，“在手術(shù)過程中光有影像是不夠的，要真切感受到組織的軟硬還是需要傳感器進行一定的力反饋�！倍�像針對抑郁癥、自閉癥等，廠商需要為其賦能，能夠為病癥提供更多的數(shù)據(jù)監(jiān)測信息，才能夠最終地跑出賽道。

汪曉陽表示，雖然目前鈦深科技作為醫(yī)療傳感器聯(lián)盟發(fā)起單位，有一定技術(shù)實力以及影響力，但是要讓整個產(chǎn)業(yè)的落地，并不是一家公司就能實現(xiàn)的。這仍舊需要上下游的企業(yè)的共同參與，也希望能夠接觸到更多的行業(yè)內(nèi)公司，共同將市場做大。目前鈦深科技正在準備A＋輪融資，計劃對鈦深科技做好推廣的同時，籌建自己的生產(chǎn)線，保障量產(chǎn)的質(zhì)量與工藝，搭建方案團隊完善自身的產(chǎn)品。

潘挺睿教授表示，“未來從醫(yī)療傳感到健康數(shù)據(jù)，并不會僅基于傳統(tǒng)的醫(yī)院和病人，而是基于智能和每一個個體之間每時每刻的強關(guān)系�！边@也意味著，未來有著很大的想象空間。

作者：鐘慶宏