香港城大聯同南方科技大學研究團隊，成功研發神經形態機械人電子皮膚（neuromorphic RE-skin，NRE-skin），令人形機械人首次具備類似人類痛覺感知及即時反射能力。研究已發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS），為機械人觸覺技術帶來重大突破。
模仿人類神經系統運作
NRE-skin 模仿人類神經系統，採用分層神經形態架構，令觸覺訊號毋須傳送至中央處理器，直接在皮膚內部完成初步處理及脈衝編碼。系統將每個壓力感應器與微型振盪電路結合，當皮膚感知壓力時，感應器電阻變化會即時調控振盪電路，改變輸出脈衝訊號頻率。壓力愈大脈衝發射愈密集，藉此完成壓力強度到脈衝頻率編碼直接轉換。
四層結構實現高階功能
研究團隊參考人類皮膚設計 4 層結構，包括封裝層、感應層、電路層及基底層。電路層屬系統核心，負責脈衝編碼、訊號處理及局部反射決策，內部設有疼痛中心、特徵中心、訊號整合器、脈衝發生器及連接器 5 個關鍵功能區域。當壓力超過預設門檻，疼痛中心會繞過中央處理器，直接觸發類似脊髓反射機制，實現毫秒級即時保護動作。
自我檢測與模組化維修
NRE-skin 每隔 75 至 150 秒發送一次活脈衝至機械人中央處理器，示意「運作正常」。若脈衝停止代表皮膚受損，系統能精確定位損壞位置。配合磁性模組化設計，用戶可像組裝 LEGO 般快速拆除受損部分並安裝新模組，過程只需數秒。
未來發展方向
研究團隊表示未來將提升皮膚靈敏度，令系統能同時感知多個觸碰點而不混淆。技術大幅改善機械人觸覺、安全及人機互動直覺性，為開發更具同理心及韌性服務型機械人奠定基礎。
研究第一作者為香港城市大學博士後研究員高育育，專注觸覺感知（Tactile Sensing）及柔性電子（Flexible Electronics）研究。高育育學士及碩士畢業於西南交通大學，並於香港城市大學取得博士學位。
資料來源：PNAS
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