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韓國首爾國立大學(xué)科學(xué)家從生物肌肉—肌腱復(fù)合體中汲取靈感，研制出一款“智能人造肌肉”。它能同時執(zhí)行傳感和致動功能，這一突破在下一代人形機器人領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《先進(jìn)材料》雜志。

傳統(tǒng)人造肌肉和機器人致動器，其致動與傳感功能彼此割裂，常需額外加裝傳感器并依賴復(fù)雜的控制系統(tǒng)，應(yīng)用因此受限。業(yè)界對新型“智能致動材料”的渴求與日俱增。

為了破解這一難題，團(tuán)隊從生物肌肉—肌腱復(fù)合體中獲取靈感，研制出這款兼具感知與致動雙重功能的“智能人造肌肉”。這項工作被認(rèn)為通過實現(xiàn)物理智能，為機器人致動開辟了全新范式。

新研制的人造肌肉由一種復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，其中不同材料特性的液晶彈性體串聯(lián)在一起，分別模擬肌腱和肌肉的功能。隨后，團(tuán)隊將兩道液態(tài)金屬通道嵌入液晶彈性體內(nèi)，一條通道充當(dāng)主動致動器，通過加熱引起收縮；另一條通道則作為傳感器，精確檢測力與形變。這套系統(tǒng)不需要外部傳感器，即可在內(nèi)部感知收縮狀態(tài)并同時產(chǎn)生運動。于是，這條智能肌肉便能同步處理運動信號與感覺信號。

團(tuán)隊已證明，配備了這種人造肌肉的機器人手指和抓取器，可以精細(xì)地抓取物體，并自主辨別其剛度和大小。尤其值得一提的是，通過將兩塊人造肌肉以相反方向配置為對抗組，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對收縮與放松的精確控制，展現(xiàn)了快速而準(zhǔn)確的致動能力。

這項成果復(fù)制了生物肌肉的獨特結(jié)構(gòu)與功能，讓機器人能以更靈活、更靈敏的方式與周遭環(huán)境互動。預(yù)計它將在人形機器人、醫(yī)療康復(fù)和軟體機器人領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。團(tuán)隊目前正進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)優(yōu)化與主動冷卻技術(shù)，以提升人造肌肉的冷卻速度。