仿生硬件与柔性执行器技术持续突破

1.技术进展仿生硬件与柔性执行器技术正从材料特性验证走向系统级集成其核心意义在于以 “柔顺交互”弥补传统刚性执行器的安全与适应性短板。基于介电弹性体DE、流体驱动软体与新型纤维/复合材料等路线的柔性驱动器在能量密度、响应特性与本质安全性上持续提升使机器人得以在非结构化环境中完成更精细的接触操作并显著降低人机共融场景下的碰撞伤害风险。目前该技术仍处于多路线并行迭代与关键指标电压/效率/寿命/成本攻坚阶段距大规模标准化量产尚有工程鸿沟。2.核心成果- 国际前沿研究麻省理工学院与意大利巴里理工大学联合团队于 2025 年 3 月在 Science Robotics发表电流体纤维肌肉EFM研究将EHD固态泵与薄型McKibben驱动器集成于直径约2 mm的闭环纤维内实现无外接液压设备、静音运行的人工肌肉单元功率密度约 50 W/kg与人体骨骼肌水平相当演示中可举起自重约200倍的载荷并完成柔顺握手交互其拮抗agonist–antagonist配置体现了向生物肌肉工作模式的靠拢。瑞士洛桑联邦理工学院EPFLCREATE实验室的ADAPT手则展示了 “分布式机械柔顺性”的设计思路以12个马达驱动20关节辅以硅胶皮肤与弹簧加载柔性元素在开环仅4个航点的条件下对24种不同形状物体实现约 93% 的自组织抓取成功率抓取姿态与自然人类动作的量化相似度约 68%证明结构层面的仿生柔顺性本身即可承载部分“智能”。- 中国研究进展清华大学机械系在介电弹性体人工肌肉的大面积制造与驱动方法上持续攻关赵慧婵团队提出了无掩模碳纳米管电极转印方案将纤维状DE人工肌肉制备推进到分米尺度并保持高响应与大应变特性为仿生机器人的肌肉级集成提供了材料基础中科院沈阳自动化所围绕刚柔耦合抓手与柔性康复辅助系统形成特色路线其自感知折纸驱动器方案实现了柔顺抓取与刚性出力模式的毫秒级切换织物基柔性康复手方案则在人机相容性与低成本化方向上推进了临床可用形态的迭代。国内产学研整体正将柔性执行器从单点实验室演示推向特定场景的定向应用验证。