导师序言

在全球新一轮科技革命和产业变革的浪潮中，发展智能机器人技术已成为提升国家制造业核心竞争力的重大战略。面向精密制造、医疗护理、空间探测、深海作业等前沿领域，工业机器人、服务机器人和特种机器人的创新发展不仅关乎我国制造业转型升级的迫切需求，更是抢占未来科技制高点的重要举措。在这一背景下，提升机器人的环境适应能力、灵巧操作性能、人机交互水平及作业安全性，已成为当前机器人技术发展的关键课题。其中，触觉感知技术作为实现上述功能的重要基础，是智能机器人和电子皮肤等领域备受关注的研究重点，也是亟待突破的技术难点。

李远哲博士的研究工作立足摩擦学基础理论，对触觉产生机理和灵巧抓取行为进行了系统性探索。其研究构建了触觉感知与反馈的界面力学理论框架，在界面摩擦机理、三维接触应力测量方法、人手抓取行为规律以及机械手触觉反馈控制等方面取得了创新性突破，为智能机器人系统的感知技术与交互技术发展开辟了新路径。

触觉的产生依赖于皮肤与外界的接触和摩擦。针对水环境下的界面摩擦问题，研究揭示了边界润滑状态下范德华吸引力与水合排斥力的竞争机制，建立了润湿性与界面黏附/摩擦行为的定量关系模型。基于这一理论突破，成功实现了不依赖特殊官能团的结构化表面水下黏附抓取功能，为复杂环境下的界面行为调控提供了新的理论支撑。

触觉信息本质是皮肤界面接触应力的时间—空间分布。在触觉信息获取技术方面，针对接触应力高时空分辨率测量的技术瓶颈，创新性地提出了基于双目立体视觉与弹性力学模型的界面三维接触应力测量方法。所研制的原型装置实现了10 ms时间分辨率与10 μm空间分辨率的高精度测量，突破了传统测量手段在维度和分辨率上的局限。这一技术突破不仅帮助加深了对界面黏附演变、滚动摩擦来源、生物运动机制等现象的理解，也为摩擦学、生物学和仿生机器人等交叉学科的发展提供了有力工具。

在灵巧操作应用方面，基于界面摩擦理论与接触应力测量技术，系统研究了人手摩擦触觉感知机理与抓取行为规律。研究构建了皮肤摩擦的载荷—方向—几何特性量化模型，揭示了人手抓取的增量反馈加载策略与微滑感知调控机制。基于这些发现，成功研制了两种新型触觉力传感装置，建立了触觉反馈的机器人灵巧抓取控制范式，实现了机械手在动态载荷下不依赖先验视觉信息的可靠抓取，为未来开发具有人手级别灵巧度的机械手奠定了重要研究基础。

李远哲博士的研究工作兼具创新性与系统性，构建了触觉感知的界面力学定量理论框架，深化了对触觉形成机制及人手抓取调控规律的理解。其研究成果在先进触觉传感与灵巧抓取控制技术的研究中具有重要的理论价值和应用潜力。本书的出版将为相关领域的研究者提供广泛和有益的参考，助力智能感知与机器人技术的持续探索与应用实践。

田煜，博士

清华大学机械工程系长聘教授

清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室副主任

教育部长江学者特聘教授

国家杰出青年基金获得者