近日，國家發(fā)展改革委、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設施發(fā)展規(guī)劃》，明確統(tǒng)籌推進“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設施建設工作，加快建立分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理的生活垃圾處理系統(tǒng)；并提出到 2025 年底，全國城市生活垃圾資源化利用率達到60%左右。

盡管近年來我國生活垃圾分類和處理方面成績可圈可點，但在部分城市和社區(qū)，垃圾分類仍是一個棘手的難題。

日前，清華大學精密儀器系教授朱榮帶領團隊研制出一種多功能感知觸覺傳感器。它采用類皮膚的多層結構，將多模感知原位集成，實現(xiàn)對觸感、物感、溫感等多種感知的高密度集成，將觸覺傳感器應用于機器手抓握感知，實現(xiàn)了對物品的形狀、大小和材料等多屬性識別，并成功應用于垃圾分類。

垃圾分揀，也許是時候讓人類“躺平”，請機器人出手了。

（智能機器手的材料與工作原理圖解。朱榮/供圖）

分揀難題

截至去年底，我國首批開展垃圾分類先行先試的46個重點城市中，生活垃圾分類小區(qū)覆蓋率已達86.6%，生活垃圾平均回收利用率為30.4%，廚余垃圾處理能力從2019年的每天3.47萬噸提升到2020年年底的每天6.28萬噸。

中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)環(huán)保聯(lián)盟理事長、住建部科學技術委員會委員張益在肯定我國垃圾分類初步成績的同時，也表達了目前垃圾分類工作地區(qū)差異較大的看法?！俺?6個重點城市外，多數(shù)地級城市和縣城生活垃圾分類收運設施有待建立。當前源頭分類、撤桶并點難度大，各地還需提高重視程度?！?

幾天前，北京市豐臺區(qū)介紹了垃圾分類示范小區(qū)（村）的“城市微環(huán)境”治理模式，稱“小區(qū)居民全員參與垃圾分類，投放準確率達90%，桶前值守率達100%”。

90%的準確投放率，依靠的是100%的桶前值守率。也就是說，城市居民在投放垃圾時，還離不開監(jiān)督人員。實際上，因為部分人分類意識或分類知識的欠缺，不少社區(qū)會在垃圾桶前安排督導員進行投放指導。部分小區(qū)因源頭分類難以推行，干脆配備專人值守垃圾桶前，對居民堆放的垃圾進行破袋和二次分揀。

垃圾分揀對人來說是意識或知識問題，而對于機器人來說則是需要突破的難點。

機器人分揀靠“摸”

“如何快速、準確識別出物體，并完成分選是機器人識別分類的難點。”朱榮告訴《中國科學報》，“人類分揀物體首先依靠視覺鑒別，然后用手完成分選。既然分選需要通過抓握來完成，在抓握過程中，利用觸覺進行分類，就可以減少機器人對視覺的要求，在抓握（接觸物體）的同時，進行鑒別和分選動作。利用觸覺感知，還可以在不具備視覺觀察的場景中進行物體識別，比如火場搜救。”

朱榮介紹說，柔性電子感知，具有對周圍環(huán)境和作用的感知能力，還能針對不同生理參數(shù)作出反應，可用于穿戴式生理監(jiān)測，服務于醫(yī)療健康。柔性感知也是智能機器人交互的關鍵，在機器人非視覺傳感技術領域有著十分重要的作用。但目前柔性感知傳感器和系統(tǒng)仍然存在技術瓶頸，實際應用面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

針對以上問題，朱榮團隊提出一種基于熱感應的多維傳感新機理，利用熱敏膜和外界的傳導/對流換熱對自身電阻的調(diào)控，實現(xiàn)了壓力、溫度、流場、熱物性等參數(shù)的集成測量。由于采用簡單的薄膜敏感結構和統(tǒng)一的熱敏檢測原理，這種柔性電子器件具有結構簡單、集成度高、低交叉耦合、易調(diào)控、成本低等特點。

面向智能機器人對觸覺感知的應用需求，該團隊又研制出一種將壓力、材料熱導率、物體溫度和環(huán)境溫度四重感知原位集成的觸覺傳感器，并將觸覺傳感器應用于機器人手感知系統(tǒng)，利用深度學習方法將感知轉變?yōu)闄C器人對物品的認知，實現(xiàn)了對抓握物品形狀、大小、溫度和材質(zhì)等多屬性的高精準識別。

“不同物體有不同的機械和熱學的特性，利用觸覺傳感器檢測物體的這些屬性，可以有效識別出不同物體?！敝鞓s說，“該傳感器可將壓力感知與熱物性等多模信息進行融合，從而大幅提高物品識別準確率，從基于單模壓力感知的69%識別率提高到基于多模感知的96%?！?