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“刚柔并济”人造肌肉举起四千倍自重物体
科技日报· 2025-10-16 07:26
(文章来源:科技日报) 这种"可变刚度"人造肌肉采用双重交联聚合物网络结构。其中,化学键(共价键)赋予材料结构强度, 通过热刺激形成或断裂物理键,使材料能在不同条件下改变刚度。实验显示,这种仅重1.25克的微型人 造肌肉,在刚性状态下可举起5千克重物,相当于约4000倍的自身重量。而在柔性状态下,伸展率可达 原始长度的12倍。在收缩过程中,其应变率达到86.4%,超过人类肌肉(约40%)的两倍。同时,其单 位体积功率密度高达1150千焦/立方米,是人类肌肉的30倍。 团队还在这种材料中加入了经表面处理的磁性微粒,使其能在外部磁场控制下实现精确运动。团队表 示,这种复合材料兼具"柔软"与"强硬"两种特性,为研制更灵活的软体机器人、可穿戴设备以及直观的 人机交互系统打开了新大门。 韩国蔚山科学技术院研究团队研发出一种可在"柔软灵活"和"坚硬有力"状态之间自由切换的新型人造肌 肉。这种创新型肌肉可举起相当于自身重量四千倍的物体,其能量输出远超人类肌肉。这一成果有望推 动软体机器人、可穿戴设备和医疗辅助技术的发展。相关论文发表于新一期《先进功能材料》杂志。 ...
外骨骼机器人行业探索!
2025-05-18 23:48
纪要涉及的行业和公司 - **行业**:外骨骼机器人行业、人形机器人行业 - **公司**:Revocare Box、优必选、富力公司、波士顿动力、特斯拉、星际跃迁、银河智通、主机动力、ReWalk、富乐 纪要提到的核心观点和论据 技术方面 - **技术共通与差异**:外骨骼机器人与人形机器人在传感器应用、关节设计、结构设计与材料选择上有相似之处,但外骨骼需考虑人机交互,人形机器人更注重自由编程;外骨骼机器人有时采用液压系统和柔性驱动技术,人形机器人关节通常刚性连接,现引入变刚度设计 [1][2][10] - **外骨骼机器人技术关键点**:包括驱动执行、传感感知、结构设计与材料选择;早期产品能独立行走和自平衡,利用多种传感器判断病人状态,采用轻量化材料确保生物相容性 [1][8] - **康复机器人发展历程**:从简单健身到复杂辅助行走,向仿生技术形态延伸,国内首款外骨骼技术由金晶科技开发,还开发了针对下肢和上肢的康复机器人 [11][13] - **国外先进应用**:在惯性测量单元及步态规划方面,外国实现了许多先进应用,如用 IMU 监测姿态变化、结合力传感器调整步态,通过强化学习算法优化步态控制 [6][7] - **ZMP 应用**:ZMP 是倒立摆模型中机器人行走保持平衡的关键点,外骨骼机器人涉及 X 轴和 Y 轴平面坐标,人形机器人增加 Z 轴坐标;人形机器人技术演化大多基于开源技术,部分步态数据已共享 [19] - **脑机接口技术挑战**:面临兼容性难题,大脑结构复杂且存在排异反应,目前尚不成熟,需进一步研究脑电波和神经系统 [29] 应用场景方面 - **应用场景区别**:外骨骼机器人主要用于康复领域,如神经康复、老年护理、下肢康复等,也可用于老年人行走辅助、年轻人登山助力、工业搬运、军事弹药装载等;人形机器人侧重于工业自动化、服务业、替代人工劳动、灾难救援或极端探索等 [1][4][22][25][27] - **消费级产品潜力**:随着户外运动受欢迎,外骨骼机器人消费级产品如登山辅助和老人行走辅助市场需求大,具有较大消费潜力 [38] - **医疗端应用情况**:用于步态减重疗法、下肢康复治疗,适应症包括卧床患者、骨科手术康复人群、早期重症偏瘫或脊髓损伤患者;医院希望购买配备脑机接口技术的设备,该技术已开始临床试验但仍在评估阶段 [39] 市场方面 - **市场需求趋势**:康复类外骨骼机器人需求在老龄化社会背景下持续增长,人形机器人市场随智能制造及服务业发展不断扩大 [4] - **政策支持**:政府加大对外骨骼及人形机器人支持力度,包括康复医疗领域的资金补助和税收优惠、智能制造和服务业领域的产业基金投资和高新技术企业认定,以及人才引进政策 [1][5] - **产业链成熟度**:外骨骼机器人产业链成熟度较高,国外部分地区已纳入医保体系,市场需求明确、产品路径清晰;人形机器人处于早期市场摸索阶段,尚未形成明确商业应用路径 [33] - **成本与价格**:外骨骼机器人本机成本比人形机器人便宜一半;医疗级外骨骼机器人价格约 100 万元,工业级 20 - 50 万元,国外家庭辅助类设备 30 - 100 万元,登山辅助型消费级产品几千元至三五千元 [37][56][43] - **市场竞争与进入难度**:全球外骨骼机器人市场竞争激烈,中国和美国政策影响显著;医疗端销售门槛高,需建立长期关系;消费端无审批和注册证限制,但竞争激烈 [62][64] 其他重要但可能被忽略的内容 - **责任界定问题**:登山过程中使用外骨骼机器人发生意外,责任界定复杂,行业内无明确规定,通常交由国家司法机关处理 [49] - **自平衡技术挑战**:外骨骼机器人自平衡技术要求比人形机器人高,外部力量变化不可预测,人体动态变化增加控制难度,成为进入家庭的关键挑战 [47] - **投资策略**:投资机构倾向于占据赛道卡住位置,通过早期投资占据先跑优势,炒作上市公司市值充实现金流以促进公司发展 [60] - **地缘政治影响**:地缘政治因素会影响跨国公司生产布局,如特斯拉可能将部分生产线迁移至中国以降低成本 [61]