机器人疼痛感知系统：仿生技术推动人机协作安全升级
德国研究人员开发出基于人类痛觉机制的反射控制器，提升机器人自主保护与人机协作安全性
目前，机器人虽然已经广泛应用于各类工业和科研场景，但它们仍然无法像人类一样感受疼痛。然而，来自德国汉诺威大学的Johannes Kuehn和Sami Haddadin教授提出了一种“人工机器人神经系统”，能够使机器人感受到疼痛，并快速作出反应，以避免自身受损。
该研究项目在瑞典斯德哥尔摩举办的IEEE机器人与自动化国际会议（ICRA）上进行了展示。两位研究人员指出，机器人的自我保护不仅能延长其使用寿命，也能有效提高人机协作过程中的安全性。
Kuehn解释道：“疼痛是一种保护机制，当我们感到疼痛并及时避开源头时，就能有效防止伤害扩大。”对于那些因身体缺陷而无法感受疼痛的人类群体而言，他们往往更容易受到不可逆的身体损伤。
仿生机制模拟人类痛感反应
Kuehn和Haddadin表示，既然人类能依靠生物机制实现高效、本能的疼痛防护反应，为何不能为机器人设计类似的仿生控制器？他们的研究成果中包含了对多种物理状态和扰动的检测和区分能力，并依据可能带来的伤害程度采取相应的应对措施。
这项研究的核心在于构建一套基于人类神经反应模型的控制系统，通过对触觉信息的“范化”处理，使机器人具备类似于人类的痛感认知和反射机制。
三阶疼痛响应机制保障安全操作
在实验中，研究人员使用Kuka机械臂进行原型验证，并为其配备了“生物触觉指尖传感器”，用以感知压力和温度变化。系统内部采用一种“受人类皮肤结构启发”的神经机器人组织模型，用于评估不同级别接触带来的潜在损害。
该控制器可将疼痛分为三个等级：
- 轻度疼痛：机器人需缓慢回缩至脱离接触；
- 中度疼痛：机器人迅速远离源点，并选择终止当前任务；
- 重度疼痛：系统启动重力补偿和额外阻尼机制，最大限度降低损坏风险。
提升机器人自主性与协同作业安全性
这一突破性的技术不仅提升了机器人应对突发状况的能力，也增强了其在复杂环境下的自适应性。同时，在越来越多机器人与人类共同工作的趋势下，确保机器人能够首先保护自己，是实现更高效、更安全人机协作的关键一步。
