在機(jī)器人技術(shù)不斷突破的當(dāng)下，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)取得了一項(xiàng)令人矚目的成果——成功研發(fā)出神經(jīng)形態(tài)機(jī)器人電子皮膚。這一創(chuàng)新成果為仿人機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī)，有望顯著提升機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)能力與安全性。

人類(lèi)在面對(duì)危險(xiǎn)物品時(shí)，感覺(jué)神經(jīng)能迅速向脊髓發(fā)送信號(hào)，在大腦處理疼痛信號(hào)前就觸發(fā)躲避動(dòng)作，這種反射性反應(yīng)可有效避免嚴(yán)重傷害。然而，傳統(tǒng)仿人機(jī)器人依賴(lài)集中式處理系統(tǒng)，傳感器收集的數(shù)據(jù)需傳輸至中央處理器分析后再轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)指令，即便延遲極短，在與人類(lèi)協(xié)同作業(yè)的場(chǎng)景中也可能造成損害。隨著機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景從受管控的工業(yè)環(huán)境拓展至家庭、醫(yī)院和公共場(chǎng)所，它們需要更本能的方式與環(huán)境互動(dòng)，這成為機(jī)器人領(lǐng)域長(zhǎng)期存在的難題。

為解決這一問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出這款神經(jīng)形態(tài)機(jī)器人電子皮膚（簡(jiǎn)稱(chēng)NRE皮膚）。它模仿生物皮膚處理感官信息的方式，采用仿神經(jīng)的分層架構(gòu)，能將觸覺(jué)輸入轉(zhuǎn)化為類(lèi)似人類(lèi)神經(jīng)信號(hào)的電脈沖序列。

該電子皮膚由四層結(jié)構(gòu)組成。最外層是類(lèi)似人類(lèi)表皮的防護(hù)層，起到保護(hù)作用；其下方是兼具傳感器與電路功能的“類(lèi)感覺(jué)神經(jīng)”結(jié)構(gòu)，可持續(xù)監(jiān)測(cè)壓力、作用力以及自身結(jié)構(gòu)的完整性。即便未受觸碰，它也會(huì)向中央處理器發(fā)送周期性電脈沖，反饋系統(tǒng)正常工作狀態(tài)；一旦皮膚出現(xiàn)劃傷或破損，脈沖信號(hào)中斷，機(jī)器人就能檢測(cè)到損傷并定位破損位置。

當(dāng)皮膚受到觸碰時(shí)，會(huì)產(chǎn)生包含壓力大小信息的電脈沖信號(hào)。常規(guī)情況下，信號(hào)傳輸至中央處理器解讀；但當(dāng)作用力超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，即接觸可能造成疼痛或損傷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)不同響應(yīng)模式。此時(shí)，一個(gè)高壓信號(hào)直接發(fā)送至機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模塊，繞開(kāi)中央處理器，觸發(fā)即時(shí)反射動(dòng)作，如縮回手臂。

目前，大多數(shù)現(xiàn)有機(jī)器人皮膚僅具備壓力傳感功能，只能檢測(cè)接觸發(fā)生，卻無(wú)法判斷接觸的危險(xiǎn)程度。而這款NRE皮膚不僅能實(shí)現(xiàn)高分辨率觸覺(jué)感知，還能主動(dòng)檢測(cè)疼痛與損傷，并觸發(fā)局部反射動(dòng)作，同時(shí)支持模塊化快速拆卸維修。

這款電子皮膚還具備快速維護(hù)的顯著優(yōu)勢(shì)。它由帶磁性的模塊化貼片構(gòu)成，受損貼片可快速拆卸更換，數(shù)秒內(nèi)就能完成破損部位修復(fù)，無(wú)需復(fù)雜檢修流程。

科研團(tuán)隊(duì)在相關(guān)論文中指出，這種設(shè)計(jì)大幅提升了機(jī)器人的觸覺(jué)感知能力、操作安全性以及人機(jī)交互的自然度，為研發(fā)具備共情能力的服務(wù)型機(jī)器人奠定了基礎(chǔ)。據(jù)《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》報(bào)道，該團(tuán)隊(duì)目前正致力于提升系統(tǒng)靈敏度，使其能夠精準(zhǔn)處理多個(gè)同時(shí)發(fā)生的觸碰信號(hào)，以滿(mǎn)足機(jī)器人在復(fù)雜多變?nèi)祟?lèi)環(huán)境中的作業(yè)要求。