中國科研新突破:神經形態電子皮膚讓機器人擁有“危險感知本能”

   時間:2025-12-31 19:26 來源:快訊作者:IT之家

在機器人技術不斷突破的當下,中國科研團隊取得了一項令人矚目的成果——成功研發出神經形態機器人電子皮膚。這一創新成果為仿人機器人的發展帶來了新的契機,有望顯著提升機器人在復雜環境中的適應能力與安全性。

人類在面對危險物品時,感覺神經能迅速向脊髓發送信號,在大腦處理疼痛信號前就觸發躲避動作,這種反射性反應可有效避免嚴重傷害。然而,傳統仿人機器人依賴集中式處理系統,傳感器收集的數據需傳輸至中央處理器分析后再轉化為運動指令,即便延遲極短,在與人類協同作業的場景中也可能造成損害。隨著機器人應用場景從受管控的工業環境拓展至家庭、醫院和公共場所,它們需要更本能的方式與環境互動,這成為機器人領域長期存在的難題。

為解決這一問題,科研團隊研發出這款神經形態機器人電子皮膚(簡稱NRE皮膚)。它模仿生物皮膚處理感官信息的方式,采用仿神經的分層架構,能將觸覺輸入轉化為類似人類神經信號的電脈沖序列。

該電子皮膚由四層結構組成。最外層是類似人類表皮的防護層,起到保護作用;其下方是兼具傳感器與電路功能的“類感覺神經”結構,可持續監測壓力、作用力以及自身結構的完整性。即便未受觸碰,它也會向中央處理器發送周期性電脈沖,反饋系統正常工作狀態;一旦皮膚出現劃傷或破損,脈沖信號中斷,機器人就能檢測到損傷并定位破損位置。

當皮膚受到觸碰時,會產生包含壓力大小信息的電脈沖信號。常規情況下,信號傳輸至中央處理器解讀;但當作用力超過預設閾值,即接觸可能造成疼痛或損傷時,系統會啟動不同響應模式。此時,一個高壓信號直接發送至機器人的運動模塊,繞開中央處理器,觸發即時反射動作,如縮回手臂。

目前,大多數現有機器人皮膚僅具備壓力傳感功能,只能檢測接觸發生,卻無法判斷接觸的危險程度。而這款NRE皮膚不僅能實現高分辨率觸覺感知,還能主動檢測疼痛與損傷,并觸發局部反射動作,同時支持模塊化快速拆卸維修。

這款電子皮膚還具備快速維護的顯著優勢。它由帶磁性的模塊化貼片構成,受損貼片可快速拆卸更換,數秒內就能完成破損部位修復,無需復雜檢修流程。

科研團隊在相關論文中指出,這種設計大幅提升了機器人的觸覺感知能力、操作安全性以及人機交互的自然度,為研發具備共情能力的服務型機器人奠定了基礎。據《美國國家科學院院刊》報道,該團隊目前正致力于提升系統靈敏度,使其能夠精準處理多個同時發生的觸碰信號,以滿足機器人在復雜多變人類環境中的作業要求。

 
 
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