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中国科研新突破:神经形态电子皮肤让机器人拥有“危险感知本能”

2025-12-31来源:快讯编辑:瑞雪

在机器人技术不断突破的当下,中国科研团队取得了一项令人瞩目的成果——成功研发出神经形态机器人电子皮肤。这一创新成果为仿人机器人的发展带来了新的契机,有望显著提升机器人在复杂环境中的适应能力与安全性。

人类在面对危险物品时,感觉神经能迅速向脊髓发送信号,在大脑处理疼痛信号前就触发躲避动作,这种反射性反应可有效避免严重伤害。然而,传统仿人机器人依赖集中式处理系统,传感器收集的数据需传输至中央处理器分析后再转化为运动指令,即便延迟极短,在与人类协同作业的场景中也可能造成损害。随着机器人应用场景从受管控的工业环境拓展至家庭、医院和公共场所,它们需要更本能的方式与环境互动,这成为机器人领域长期存在的难题。

为解决这一问题,科研团队研发出这款神经形态机器人电子皮肤(简称NRE皮肤)。它模仿生物皮肤处理感官信息的方式,采用仿神经的分层架构,能将触觉输入转化为类似人类神经信号的电脉冲序列。

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,起到保护作用;其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、作用力以及自身结构的完整性。即便未受触碰,它也会向中央处理器发送周期性电脉冲,反馈系统正常工作状态;一旦皮肤出现划伤或破损,脉冲信号中断,机器人就能检测到损伤并定位破损位置。

当皮肤受到触碰时,会产生包含压力大小信息的电脉冲信号。常规情况下,信号传输至中央处理器解读;但当作用力超过预设阈值,即接触可能造成疼痛或损伤时,系统会启动不同响应模式。此时,一个高压信号直接发送至机器人的运动模块,绕开中央处理器,触发即时反射动作,如缩回手臂。

目前,大多数现有机器人皮肤仅具备压力传感功能,只能检测接触发生,却无法判断接触的危险程度。而这款NRE皮肤不仅能实现高分辨率触觉感知,还能主动检测疼痛与损伤,并触发局部反射动作,同时支持模块化快速拆卸维修。

这款电子皮肤还具备快速维护的显著优势。它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修复,无需复杂检修流程。

科研团队在相关论文中指出,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。据《美国国家科学院院刊》报道,该团队目前正致力于提升系统灵敏度,使其能够精准处理多个同时发生的触碰信号,以满足机器人在复杂多变人类环境中的作业要求。

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