近日，香港城市大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布一項(xiàng)突破性成果，成功研發(fā)出神經(jīng)形態(tài)機(jī)器人電子皮膚（NRE-skin）。該技術(shù)通過仿生人類神經(jīng)系統(tǒng)架構(gòu)，首次實(shí)現(xiàn)機(jī)器人主動(dòng)痛覺感知、損傷自檢與模塊化維護(hù)三大核心功能，為仿人機(jī)器人安全化、人性化發(fā)展奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)。
不同于傳統(tǒng)電子皮膚依賴中央處理器的信號(hào)處理模式，NRE-skin 創(chuàng)新采用 “傳感器即神經(jīng)元” 設(shè)計(jì)。每個(gè)壓力傳感器均集成微型振蕩電路，可直接將觸覺刺激轉(zhuǎn)譯為神經(jīng)脈沖信號(hào) —— 壓力越大，脈沖頻率越密集，同時(shí)通過專屬電阻電容元件構(gòu)成的 “位置指紋”，實(shí)現(xiàn)觸覺位置的精準(zhǔn)定位。這種 “頻率 - 強(qiáng)度、特征 - 位置” 的編碼方式，讓復(fù)雜觸覺信息可通過單一通道高效傳輸。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，該電子皮膚復(fù)刻人類皮膚四層結(jié)構(gòu)：封裝層提供機(jī)械防護(hù)，基底層吸收沖擊并提供支撐，傳感層負(fù)責(zé)感知外部刺激，電路層則作為核心處理單元，細(xì)分疼痛中心、特征中心等五大功能區(qū)域，實(shí)現(xiàn)信號(hào)漸進(jìn)降維與自主決策。這一仿生架構(gòu)使機(jī)器人具備類似人類的反射機(jī)制，當(dāng)壓力超過安全閾值時(shí)，無需中央處理器指令，即可觸發(fā)毫秒級(jí)避險(xiǎn)動(dòng)作，大幅提升人機(jī)交互安全性。
此外，NRE-skin 通過檢測傳感器周期性 “活脈沖” 狀態(tài)，能精準(zhǔn)定位皮膚損傷位置。配合模塊化快拆設(shè)計(jì)，受損單元可快速更換，有效解決了電子皮膚維護(hù)復(fù)雜的行業(yè)痛點(diǎn)。該研究第一作者、港城大博士后高育育表示，技術(shù)核心在于突破傳統(tǒng)信號(hào)處理路徑，實(shí)現(xiàn)觸覺信息的本地化快速處理。
作為兼具自主感知與自我保護(hù)能力的仿生智能系統(tǒng)，NRE-skin 不僅克服了傳統(tǒng)電子皮膚反應(yīng)滯后、功能單一的缺陷，更為機(jī)器人觸覺反饋算法優(yōu)化與硬件設(shè)計(jì)提供了全新思路。隨著人形機(jī)器人在消費(fèi)、工業(yè)等領(lǐng)域的加速落地，該技術(shù)有望推動(dòng)人機(jī)交互進(jìn)入 “感知共情” 的新階段。相關(guān)研究成果已為柔性電子與機(jī)器人觸覺技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供重要支撐。
