中国科学家发明新型机器人皮肤 使人形机器人能够感知疼痛并立即做出反应
文库划重点：目前的机器人皮肤实际上只是压力垫，它们可以感知到触摸，但无法处理触摸的含义，例如是否疼痛。NRE皮肤则不同，它的设计旨在模拟人类神经系统的功能。该团队的下一步工作是提高电子皮肤的灵敏度，使其能够同时感知多个触摸而不会产生混淆。
如果不小心把手放在滚烫的物体上，人类会本能地迅速缩回手，甚至来不及思考。这是因为皮肤中的感觉神经会以闪电般的速度向脊髓发送信号，脊髓随即激活肌肉。这种快速的反应有助于防止严重烧伤。大脑只有在肌肉开始运动后才会收到通知。
如果类似情况发生在人形机器人身上，它通常需要将传感器数据发送到中央处理器（CPU），等待系统处理，然后才能向机械臂的执行器发出移动指令。即使是短暂的延迟也会增加严重损坏的风险。
图片来源：期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》
但随着人形机器人走出实验室和工厂，走进家庭、医院和工作场所，它们若想充分发挥自身潜力，就不能仅仅是预先编程的机器。理想情况下，它们应该能够本能地与环境互动。据外媒报道，为了实现这一目标，中国科学家开发了一种神经形态机器人电子皮肤（NRE皮肤），它赋予机器人触觉，甚至感知疼痛的能力。
目前的机器人皮肤实际上只是压力垫，它们可以感知到触摸，但无法处理触摸的含义，例如是否疼痛。NRE皮肤则不同，它的设计旨在模拟人类神经系统的功能。
工作原理
这层皮肤由四层组成。最外层是保护层，作用类似于人类自身的表皮。其下方是传感器和电路，它们的作用类似于人类的神经。即使没有受到任何触碰，这层皮肤也会每隔75到150秒向机器人的CPU发送一个微弱的电脉冲。这就像皮肤在说“一切正常”。如果皮肤被割伤或损坏，脉冲就会停止，从而告诉机器人受伤的位置，并向其主人发出警报。
当皮肤被触碰时，它会发送一种称为脉冲信号的不同信号，该信号携带有关所受压力的信息。对于正常的触碰，这些脉冲信号会发送到中央处理器。但是，如果触碰过于用力或剧烈，导致“疼痛”，皮肤会直接向电机发送高压脉冲信号。这会绕过中央处理器，触发快速的反射反应，例如立即缩回手臂。只有当皮肤中的传感器检测到超过预设阈值的力时，才会发出疼痛信号。
“我们研发的神经形态机器人电子皮肤采用分层式、受神经启发的架构，能够实现高分辨率触觉感知、利用局部反射主动检测疼痛和损伤，以及模块化快速修复，”该团队在发表于期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》的论文中写道。“这种设计显著提升了机器人的触觉、安全性和人机交互的直观性，使其成为富有同理心的服务型机器人的理想选择。”
得益于巧妙的乐高式设计，这款电子皮肤甚至可以“自我修复”。由于它由磁性贴片组成，使用者只需轻轻一掰即可取下损坏的部分，然后将新的贴片快速安装到位。
该团队的下一步工作是提高电子皮肤的灵敏度，使其能够同时感知多个触摸而不会产生混淆。
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