中国科研团队在机器人领域取得突破性进展,成功研发出具备神经形态感知能力的电子皮肤。这项创新成果为仿人机器人赋予了类似人类的触觉反馈机制,使其能够快速识别危险接触并做出本能反应,在人机协作场景中具有重要应用价值。
传统仿人机器人依赖集中式处理系统,传感器数据需传输至中央处理器分析后才能生成动作指令。这种模式在应对突发危险时存在明显延迟,例如接触高温或尖锐物体时,即使毫秒级的反应滞后也可能导致设备损坏或人员受伤。随着机器人逐步进入家庭、医疗等非结构化环境,这种处理方式的局限性愈发凸显。
新研发的神经形态机器人电子皮肤(NRE皮肤)通过仿生设计突破了技术瓶颈。其四层结构包含防护层、类感觉神经层、信号处理层和基底层,其中核心的类感觉神经层整合了传感器与电路功能。该层不仅能持续监测压力变化和结构完整性,还能在未受触碰时发送周期性脉冲信号,形成自检机制。当皮肤出现破损时,脉冲中断可立即触发损伤定位与报警功能。
这款电子皮肤最显著的创新在于引入了反射式动作机制。当接触力超过预设安全阈值时,系统会绕过中央处理器,直接向运动模块发送高压信号,驱动机器人做出缩手等本能反应。这种设计模仿了人类神经系统的痛觉反射通路,使机器人能在0.1秒内完成从感知到动作的全过程,反应速度较传统系统提升数十倍。
在感知维度上,NRE皮肤实现了从单一压力检测到多模态感知的跨越。其不仅能识别接触力度,还能通过电脉冲序列编码触觉信息,为中央处理器提供高分辨率触觉数据。这种分层处理模式既保证了快速危险响应,又支持复杂触觉信息的深度分析,使机器人具备区分有益接触与有害接触的能力。
模块化设计是该技术的另一亮点。电子皮肤由磁性贴片组成,每个贴片独立封装传感器与电路单元。当某个贴片受损时,维修人员可快速拆卸更换,整个过程无需专业工具,修复时间缩短至数秒级别。这种设计显著降低了维护成本,特别适合需要连续运行的服务型机器人。
据科研团队介绍,当前研究重点已转向提升系统多触点处理能力。在真实场景中,机器人常需同时应对多个触觉信号,例如抓握物体时手指各部位的受力差异。优化后的系统将具备更精细的触觉分辨能力,为研发具备共情能力的服务机器人奠定技术基础。这项成果已发表于国际权威期刊,标志着我国在柔性电子与机器人感知领域达到国际领先水平。











