韓國研發智能人造肌肉

韓國首爾國立大學科學家從生物肌肉——肌腱複合體中汲取靈感，研製出一款“智能人造肌肉”。它能同時執行傳感和致動功能，這一突破在下一代人形機械人領域展現出巨大的應用潛力。相關論文發表於最新一期《先進材料》雜誌。

傳統人造肌肉和機械人致動器，其驅動與傳感功能彼此割裂，常需額外加裝感測器並依賴複雜的控制系統，應用因此受限。業界對新型“智能致動材料”的渴求與日俱增。

為了破解這一難題，團隊從生物肌肉——肌腱複合體中獲取靈感，研製出這款兼具感知與驅動雙重功能的“智能人造肌肉”。這項工作被認為通過實現物理智慧，為機械人致動開闢了全新範式。

新研製的人造肌肉由一種複合結構組成，其中不同材料特性的液晶彈性體串聯在一起，分別模擬肌腱和肌肉的功能。隨後，團隊將兩道液態金屬通道嵌入液晶彈性體內，一條通道充當主動致動器，通過加熱引起收縮；另一條通道則作為感測器，精確檢測力與形變。這套系統不需要外部感測器，即可在內部感知收縮狀態並同時產生運動。於是，這條智能肌肉便能同步處理運動信號與感覺信號。

團隊已證明，配備了這種人造肌肉的機械人手指和抓取器，可以精細地抓取物體，並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，該系統實現了對收縮與放鬆的精確控制，展現了快速而準確的致動能力。

該研究也指出了仍需改進的方面。在重複運動過程中，熱量會在人工肌肉內部積聚，導致力輸出漂移並降低精度。運動目標的突然變化也會造成跟蹤誤差。為解決這些問題，研究人員建議採用更快的冷卻方式，包括更薄的材料、內置冷卻通道或基於帕爾貼模組的冷卻系統。更快的冷卻能夠提升回應速度和感知性能。

這項成果複製了生物肌肉的獨特結構與功能，讓機械人能以更靈活、更靈敏的方式與周遭環境互動。預計它將在人形機械人、醫療康復和軟件機械人領域得到廣泛應用。

機械人動力系統的未來，或許不是液壓機或電機，而是一束比頭髮絲粗不了多少，但會思考、會感覺、會自動收縮舒張的智能肌肉纖維。

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