機(jī)器人的功能再炫酷，最終還是得能“用”。上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院長(zhǎng)聘副教授馬道林一直致力于解決具身智能發(fā)展的難點(diǎn)——觸覺，這是機(jī)器人能“用”的基礎(chǔ)。馬道林的研究論文在全球頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議——國(guó)際機(jī)器人與自動(dòng)化大會(huì)上獲最佳論文獎(jiǎng)，從4000多篇參會(huì)論文中脫穎而出。他去年5月創(chuàng)立的硬核科技企業(yè)——千覺機(jī)器人科技（上海）有限公司至今已獲得三輪融資，其研發(fā)生產(chǎn)的多模態(tài)觸覺傳感器已在國(guó)內(nèi)頭部機(jī)器人企業(yè)應(yīng)用。馬道林團(tuán)隊(duì)還正與寧德時(shí)代合作，對(duì)用機(jī)械手裝配電池開展概念驗(yàn)證研究，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已接近產(chǎn)線應(yīng)用。

橫跨學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界，馬道林表示科研一定會(huì)有人才、就業(yè)、企業(yè)合作等溢出效應(yīng)，希望這種溢出能在自己的祖國(guó)發(fā)生。一只機(jī)器手摸過一排字，立馬就能識(shí)別出其中含義。這只機(jī)器手搭載的是馬道林團(tuán)隊(duì)自研的千覺G1-WS多模態(tài)觸覺傳感器。這個(gè)全球領(lǐng)先的傳感器測(cè)量分辨率精度達(dá)每平方厘米5萬個(gè)測(cè)量點(diǎn)，突破了傳統(tǒng)觸覺傳感器的感知界限，信息感受密度達(dá)到人類手指的800倍，使機(jī)器手能夠靈活地完成毫米級(jí)精細(xì)操作任務(wù)，比如拆開電腦主機(jī)裝內(nèi)存條。

人類大腦協(xié)同控制手腕、手指，實(shí)現(xiàn)精細(xì)操作，靠的就是觸覺。現(xiàn)在的機(jī)器人雖然能完成很多高難度動(dòng)作，但要像人類一樣依靠機(jī)器手的觸覺將信息反饋給“大腦”，再由“大腦”處理這些信息并指揮機(jī)器手精細(xì)操作，仍然很難。因此，目前全球工業(yè)界只有3%至4%的剛性、規(guī)則物品能夠由機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)搬運(yùn)，剩余96%的柔性、異形、易損物品仍然需要人力完成。按照傳統(tǒng)視覺與觸覺配合的路徑，很難提升機(jī)器手完成精細(xì)任務(wù)的成功率。原因在于，視覺容易被遮擋，而且有視角限制。觸覺信息與視覺信息不僅模態(tài)不同，信息流特征也有顯著差異。視覺獲取的信息通常是連貫的，而觸覺在與物體接觸后只觸發(fā)局部信號(hào)；視覺對(duì)物體位置的感知精度基本在毫米級(jí)，觸覺往往需要微米級(jí)。馬道林另辟蹊徑，提出了“依靠觸覺和接觸構(gòu)建空間感知”的機(jī)器人精細(xì)動(dòng)作操作路徑，“繞過”視覺信息處理，只需要一個(gè)多模態(tài)觸覺處理器就能解析物體的形狀、旋轉(zhuǎn)、位移、摩擦、滑動(dòng)等多模態(tài)信息的綜合處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)力度和位置的精細(xì)化控制。

選擇研究機(jī)器人觸覺是馬道林在美國(guó)麻省理工學(xué)院Mcube實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究時(shí)就定下的目標(biāo)。2021年，馬道林回國(guó)，在上海交大創(chuàng)立了操作感知與智能實(shí)驗(yàn)室（MPI Lab），帶著一群年輕人共同開展機(jī)器人觸覺領(lǐng)域前沿研究。團(tuán)隊(duì)的核心人員平均年齡不超過30歲。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中的科研突破可以到產(chǎn)業(yè)中驗(yàn)證，也可以依托產(chǎn)業(yè)，對(duì)已落地技術(shù)進(jìn)行更前瞻的挖掘和研究，形成產(chǎn)學(xué)研用的良性循環(huán)。馬道林不僅研發(fā)出了全球領(lǐng)先的觸覺傳感器，還開發(fā)了全球首個(gè)能精確模擬切向運(yùn)動(dòng)和切向力的觸覺仿真工具Xense_Sim。用這個(gè)仿真工具收集的觸覺數(shù)據(jù)參與對(duì)具身智能大模型的訓(xùn)練，再把大模型部署到機(jī)器人上，可以讓機(jī)器人變得更聰明能干。團(tuán)隊(duì)還影響了一批本科生投身科研。船建學(xué)院2022級(jí)強(qiáng)基班本科生丁陽暉正是因?yàn)轳R道林的科研分享，對(duì)機(jī)器人研究產(chǎn)生了興趣。去年，丁陽暉的研究課題《面向柔性體感知的觸覺伺服研究》獲國(guó)家自然科學(xué)基金青年學(xué)生基礎(chǔ)研究項(xiàng)目資助。馬道林帶教班級(jí)中還有4名本科生根據(jù)各自科研項(xiàng)目撰寫的論文進(jìn)入投稿或?qū)徃鍫顟B(tài)，其中包括中科院一區(qū)雜志。隨著AI迅速發(fā)展，機(jī)器人硬件控制將迅速迭代，具身智能領(lǐng)域?qū)⑷〉镁薮蟀l(fā)展，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景即將到來，也期待為這些場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)作貢獻(xiàn)。