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用，同時，聽覺作為重要的補充手段，而觸覺技術的發(fā)展與應用遠遠滯后前者”。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尚未完全達到全面工業(yè)化應用的階段，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�！边@或許也是鈦深科技誕生的緣由之一。

首創(chuàng)離電式傳感技術的研究型團隊

潘挺睿教授娓娓道來的離電式傳感技術的發(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，通過電磁光熱效應可以將其轉換為電信號，借此將力信號與電信號結合，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的專利授權。而后的多年中，他領導團隊一直努力探索著離電式傳感技術的應用，從材料、設計、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研究院達成合作，最終在國內成立了鈦深科技（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。

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，想象空間顯然不止于醫(yī)療領域，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用領域和應用場景，我們還是得回到技術特點上去。
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。”由于只能檢測相對變化，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，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)等技術性問題。”隨后，逐漸從開發(fā)液體傳感材料轉變到全面固態(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，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，跟國際領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；在心血管手術領域中，大部分手術需要進行插管，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有著更好的精準度，且采用該技術的可穿戴產(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。鞋內的觸覺反饋模組已獲得FDA認證。因為腿上相關筋絡控制了腳步的動作，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，“如果真正對大健康認真的話，一定會從傳感器做起”�！澳壳扳伾羁萍紲y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�！扁伾羁萍紕t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平臺的角色。

鈦深科技希望通過落地的應用，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角度出發(fā)，先尋找相應判斷指標，通過技術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，是否可以結合心血管手術器具、內窺器具，為其賦能。潘挺睿教授表示，“在手術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系。”這也意味著，未來有著很大的想象空間。

作者：鐘慶宏