神经形态电子皮肤：中国科研让机器人拥有人类危情反射能力

12月31日，据IT之家消息，中国科研团队成功研发出一种新型神经形态机器人电子皮肤。这款电子皮肤不仅能赋予仿人机器人触觉感知和自我检测损伤的能力，还能像人类神经系统一样，对有害接触做出快速的反射性规避动作。

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这项成果解决了机器人领域一个长期存在的难题。当人类触碰到滚烫或尖锐的危险物品时，感觉神经会直接向脊髓发送信号，无需等待大脑完全处理疼痛信息，就能触发近乎瞬间的躲避动作。这种快速的反射反应，能有效避免人体遭受严重伤害。

然而，仿人机器人通常依赖集中式的处理系统：传感器收集的数据必须传输至中央处理器，经过分析后再转化为运动指令。这个过程即使存在极短的延迟，也可能造成损害，尤其是在机器人越来越多地与人类协同作业的场景下。

研究人员认为，随着机器人走出受严格管控的工业场景，进入家庭、医院和公共场所，它们需要以更本能的方式与周边环境互动。这款新研发的神经形态机器人电子皮肤，正是为赋予机器这种能力而设计的。

据IT之家了解，目前大多数现有机器人皮肤仅具备压力传感功能，只能检测到接触的发生，却无法判断接触的危险程度。它们能感知到有物体触碰机器人，但无法区分这种接触是否具有潜在危害。

这款神经形态机器人电子皮肤（简称NRE皮肤）则更进一步，模拟了生物皮肤处理感官信息的方式。其采用仿神经的分层架构，可将触觉输入转化为类似人类神经信号的电子脉冲序列。

该电子皮肤由四层结构组成：最外层是类似人类表皮的防护层；防护层下方是兼具传感器与电路功能的“类感觉神经”结构，可持续监测压力、作用力与自身结构的完整性。

即便未受到触碰，这种皮肤也会向机器人的中央处理器发送周期性电脉冲，以此反馈系统处于正常工作状态。一旦皮肤出现划伤或破损，脉冲信号便会中断，机器人据此就能检测到损伤并定位破损位置。

当皮肤受到触碰时，会产生电脉冲信号，这些信号中包含了压力大小的相关信息。在常规情况下，这类信号会被传输至中央处理器进行解读。但当作用力超过预设阈值（该阈值标志着接触可能造成疼痛或损伤）时，系统会启动不同的响应模式：

此时会有一个高压信号直接发送至机器人的运动模块，绕过中央处理器，触发即时的反射动作，例如迅速缩回手臂。

研究人员在论文中写道：“我们研发的神经形态机器人电子皮肤，采用仿神经的分层架构，可实现高分辨率触觉感知、主动式疼痛与损伤检测，并能触发局部反射动作，同时支持模块化快速拆装维修。这种设计大幅提升了机器人的触觉感知能力、操作安全性以及人机交互的自然度，为研发具备共情能力的服务型机器人奠定了基础。”

这款电子皮肤还具备快速维护的特点：其由带磁性的模块化贴片构成，受损贴片可快速拆卸更换，数秒内就能完成破损部位的修复，无需复杂繁琐的检修流程。

据《美国国家科学院院刊》报道，该科研团队目前正致力于提升系统的灵敏度，使其能够精准处理多个同时发生的触碰信号，这是机器人在复杂多变的人类环境中作业的一项关键要求。