热响应离子凝胶

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Adv. Sci.:北航团队为风湿性疾病患者开发黑科技手套增强抓握功能
机器人大讲堂· 2025-05-03 16:04
风湿患者辅助手套创新技术 - 北京航空航天大学文力教授团队开发出基于热响应离子凝胶的智能手套,重量仅47克,显著提升便携性 [1][9] - 手套利用温度调控粘附力(25°C时粘附力35kPa,45°C时降至6.8kPa),4秒内实现抓握/释放切换 [9][10][14] - 集成IMU免提控制系统,通过小指连续两次伸展/弯曲触发释放,支持800°/s高速运动下的精准识别 [16][18] 风湿性疾病患者需求背景 - 全球约5%人口受风湿性疾病影响,类风湿性关节炎患者中75%可能出现关节畸形,50%伴发周围神经病变 [4] - 传统辅助设备存在缺陷:刚性外骨骼易导致关节错位损伤,软性手套需外部驱动硬件且可能引发疼痛 [5] 生物启发技术原理 - 模仿章鱼/壁虎的粘附机制,相比机械联锁/摩擦抓握,仅需最小预载荷即可产生垂直表面粘附力 [5][6] - 离子凝胶在65%重量比PBA含量时表现最佳粘附性能,支持玻璃/金属等多种材料表面循环使用 [12][13] 临床验证效果 - 患者测试显示手套可完成饮水、下棋、抓取硬币等ADL任务,成功抓握学生卡/手机等不同形状物品 [19][20][22] - 对比试验中,患者从完全无法抓握水瓶到实现完整取用-释放操作流程 [19][20] 系统设计创新 - 柔性电子系统集成FPCB、锂聚合物电池和蓝牙模块,总重较现有方案减轻7.2倍 [9] - 智能粘合垫采用PID温度闭环控制,弯曲状态下仍保持±1.3°C精度,4V电压下4秒完成温度切换 [14][15]