技术突破 - 开发出全新软体机器人手术系统 完全不需要电机驱动 仅靠液压传动实现精准内窥镜手术操作 [1] - 从水蛭获得灵感设计三爪抓持器 能够像水蛭吸盘一样牢牢抓住组织 [1] - 在离体猪肠实验中成功完成病变组织的抓取 提升和电切除全过程 [1] 行业痛点 - 现有ESD机器人系统采用钢缆驱动机制 在狭窄弯曲肠道内操作时产生严重摩擦力损失和控制滞后 [4] - 传统系统依赖微控制器 直流电机和泵等复杂组件 使设备体积庞大 价格昂贵 [4] - 现有系统多采用双爪抓持器 抓取圆形或不规则组织需要频繁调整旋转角度 增加医源性损伤风险 [5] 仿生设计创新 - 基于水蛭口器结构设计三爪抓持器 三个爪子呈120度均匀分布在圆形结构上 [6] - 抓持器直径仅4毫米 长度8.5毫米 开口面积可从12.5平方毫米扩展到31.2平方毫米 扩展系数达2.5倍 [8] - 建立精确数学模型描述运动特性 压力与位移关系二次方程的R²值达0.998 [8] 控制系统优势 - 开发纯机械主从操作机制 完全不依赖电子控制 [9] - 采用三个注射器作为液压源 通过机械结构实现1.45的力放大比 [11] - 液压传动能量损失几乎可忽略 高弯曲角度下仍保持稳定力传递和精确控制 [11] 性能表现 - 软体机械臂可伸长70毫米 实现100%伸长率 完成40毫米直径旋转轨迹 [12] - 产生最大3.88牛顿力 远超过ESD手术所需的2.26牛顿阈值 [12] - 平均跟踪误差仅0.2毫米 响应延迟仅0.0895秒 远低于150毫秒安全期限 [12] 实验验证 - 在硅胶结肠模型中成功完成肿瘤抓取和提升操作 [15] - 在离体猪大肠实验中验证与电切装置协同工作能力 [16] - 系统在0.2赫兹频率下连续工作超40分钟 Y轴位移偏移仅0.9% [18] 竞争优势 - 提升力3.88牛顿超过FPCW的1.54牛顿 STRAS的0.9牛顿和其他系统的0.47牛顿 [19] - 保持5.5毫米紧凑直径同时能覆盖整个结肠范围 包括盲肠和回盲瓣等传统系统难以到达区域 [19] 应用前景 - 设计理念有望应用于其他自然腔道内窥镜手术领域 如经鼻内窥镜手术和经尿道膀胱肿瘤切除术 [20] - 未来将改进触觉反馈功能并集成图像处理技术 [20]

核心观点 - 中国军事科学院国防科技创新研究院团队开发出一种仿生折纸外骨骼 显著提升软体机器人的刚度和负载能力 同时保持其柔性和变形能力 该技术通过多稳态折纸结构实现刚柔并济 在无人地面车辆和无人机平台演示中展现出强大应用潜力 [3][4][18] 折纸外骨骼设计理念 - 从虾蛄等生物外骨骼的刚性-柔性耦合设计获得灵感 采用梯形几何面板和铰链连接的非对称结构实现双稳态行为 [3][4][5] - 结构在面内方向具有高拉伸/压缩刚度 面外方向通过弯曲铰链实现低弯曲刚度 允许大变形 [7] - 多模块串联可实现216种稳定构型 提供丰富形态适应性且无需持续能量输入维持状态 [9] 机械性能验证 - 单个模块自重30克 可承受6.24kg轴向压力 承载重量比达208:1 弯曲状态下负载能力2.03kg [12] - 集成层板扭转接头后弯曲负载能力提升23% [12] - 外骨骼以非侵入式包覆软体执行器 抗压能力从23.1N提升至80.0N [14] 实际应用演示 - 在UGV平台部署600毫米机械臂 成功在复杂地形导航并在700毫米高度抓取运送物体 [15] - 在JT-10无人机平台部署1.7米机械臂 总重4.15公斤 完成精准穿刺和重物搬运任务 [16] - 机械臂连续执行拉开抽屉取物动作 无人机姿态偏差控制在±6°以内 [16][17] 技术优势 - 解决软体机器人刚度-变形矛盾 提供工程可行方案 降低控制复杂性和能耗要求 [18] - 通过可主动变形的机械超结构实现刚柔并济能力 触发形态改变仅需低能量输入 [18]

深海软体机器人技术突破 - 创新电液驱动方案解决深海高压环境适应性难题 通过电静液作动器系统实现无外部泵依赖的推进和压力自平衡[4] - 采用液-固塑化机制与电液介质一体化策略 通过低粘度液体介电增塑剂维持材料柔软性并提升力传递效率[14] - 驱动单元将电场力高效转化为驱动力 实现精确控制柔性单元变形并具备全海深压力自适应能力[10][14] 机器人设计与性能 - 原型机长32厘米翼展18厘米重670克 集成波浪形尾部胸鳍式浮力模块及电磁背鳍实现灵活转向[7] - 微型光学感知系统嵌入3D打印软电子舱 消除气隙确保在4070米水深极端静水压力下正常工作[9] - 分散式电子元件排列减轻界面剪切应力 光学传感器置于液体填充外壳保障高压环境稳定运行[9] 深海实地测试成果 - 在南海3176米深度完成复杂轨迹运动与近底探测 证实极端压力下机动性与感知可靠性[17] - 海马冷泉区1369米深度实现低扰动探测 展现对环境的最小干扰特性[19] - 4070米海山区与6000米级ROV协同作业验证 开辟深海潜水器与软体机器人协同新路径[21] 技术应用与行业意义 - 软体机器人突破传统刚性结构限制 为海洋科学研究资源勘探及环境监测提供低扰动探测工具[22] - 电液驱动技术实现直行转弯等多轨迹路径 标志深海探测向更灵活适应性更强方向演进[15][22] - 研究成果发表于Science Robotics并获得央视专题报道 体现技术突破的国际学术认可度[4]

深海软体机器人技术突破 - 哈尔滨工程大学李国瑞课题组在《Science Robotics》发表"塑化电液软体机器人深海自主翱翔"研究成果，同步登上《Science》官网首页专题报道 [3][5] - 该机器人长约32厘米，翼展18厘米，重量仅670克，无需耐压外壳即可承受全海深静水压力，控制电路、传感器、电池等元件集成在软体机身中 [7] - 技术原理基于"电致流动"物理现象，通过电液单元（薄膜壳体+柔性电极+介电液）在麦克斯韦应力作用下产生可控变形，实现与深海压力的自适应平衡 [11] 核心技术突破 - 提出"电液、塑化介质一体化"策略，整合液体介电塑化剂维持聚合物外壳柔软性，同时利用海水作为交替电极避免电荷滞留 [13] - 通过小型化能源控制系统实现电液单元协同驱动，在高压电信号激励下完成直行、转弯等轨迹运动，并集成微型光学感知系统实现深海近底感知 [13] - 在南海3176米深度完成复杂轨迹运动，在1369米冷泉区实现低扰动探测，在4070米海山区验证与深海潜水器协同作业可行性 [15] 应用前景与未来方向 - 为极端环境下软体机器人与智能装备驱动设计提供新路径，有望推动深海生态观测技术革新 [17] - 未来将聚焦驱动/感知/通讯一体化集成及群体智能，突破材料耐久性、系统可靠性等挑战，拓展群体化原位探测、脆弱样本无损采集等应用场景 [20]

技术突破 - 开发基于新型聚氯乙烯基电活性聚合物的多功能软体机器人 具备低电压驱动 高电吸附力和可控自加热特性 [1][2] - 新型材料发热量降低超过50% 使用寿命延长15倍以上 输出力提升1.75倍 电吸附力提升2.15倍 [2] - 在2V/μm低电场下实现30kPa强吸附力 远优于传统静电吸附结构 [2] 性能表现 - 机器人仅需72.5V低电压即可驱动运动 显著低于现有同类系统 [2] - 在-50℃极寒环境下可完成自主加热 巡检和冰层融化等任务 [3] - 机器人集群可在毫米尺度内实现快速连接与脱粘 具备优异群体协作能力 [2] 应用前景 - 适用于航空发动机叶片检测 狭缝探测和寒区作业等应用场景 [3] - 在电子器件 仿生系统和智能制造等领域展示广泛应用前景 [3] - 为极端环境下小型智能机器人系统研发提供新思路 [3]

康奈尔大学软体机器人技术突破 - 开发出新型软体机器人叶片夹持器 采用沙漏形软体致动器设计 可产生168.47±5.34牛顿推力 伸长43.55±3.1毫米 实现高精度植物注射[1][10][11] - "盖章式"注射法通过20毫米直径海绵传递液体 注射成功率91.43% 损伤率降至3.6%（向日葵）和0%（棉花） 注射面积达传统方法12倍[11][12] - 设备成本仅155美元（约1100元人民币） 包含48美元打印材料和107美元控制系统 具备量产降本潜力[20] 植物注射技术革新 - 突破植物三大防御机制：气孔开度0-20微米 表面疏水特性 叶片异质性结构 传统方法损伤率最高达113.8%[5][6] - 软质密封圈适应叶脉凹凸 大面积接触渗透解决异质性问题 实现多区域同步注射[11] - 真空浸润法和无针注射器存在试剂浪费（整叶浸泡）和过度损伤（伤口面积>注射面积）等缺陷[6][7] 农业科技应用场景 - AquaDust纳米传感器注射后实时监测植物水分 通过荧光变化反映缺水程度 替代破坏性压力室检测[16][17] - 农杆菌介导基因编辑 注射携带RUBY基因的农杆菌使向日葵叶片持续显色56天 建立基因表达可视化系统[17] - 环境条件（湿度/光照）影响气孔开度 注射效果与时机选择强相关 为精准农业提供操作依据[17] 软体机器人农业前景 - 技术开启软体机器人农业新赛道 可实现单株营养定制 生物农药精准投放 基因改造等VIP级精细操作[20] - 对比传统刚性农机 软体机器人具备章鱼触手般灵活性 人手般轻柔操作特性[20] - 该技术代表人类与植物互动方式升级 从刀耕火种迈向基因编辑+精准护理的新阶段[21] 商业化潜力 - 研究团队展示两个商业化应用案例：植物水分实时监测系统与基因编辑可视化平台[16][17] - 技术可延伸至机器人植物医生领域 实现诊断-治疗全流程自动化[21] - 工业机器人企业名单显示产业链已具备技术承接基础[25][26][27]

水下机器人驱动技术突破 - 韩国科研团队成功研制出可在水下自由运行的全光控人工肌肉系统，基于光化学响应材料的新型致动器展现出超越生物肌肉的强劲动力性能，为无缆化智能水下装备发展开辟全新路径 [1] - 传统水下机器人依赖电力或液压驱动系统，复杂的电缆和笨重的供能装置严重制约其灵活性与续航能力 [1] - 联合团队创新性地采用光化学驱动方案，开发出具有自主知识产权的偶氮苯功能化液晶弹性体材料（AC-LCEs） [1] 技术原理与性能数据 - 通过精密调控液晶弹性体的分子排列结构，赋予材料独特的光致形变特性，紫外光照射下收缩率达60%，切换为可见光后能快速复原 [1] - 新型光驱动肌肉的单次能量密度达到15千焦/立方米，是哺乳动物骨骼肌的两倍以上 [2] - 驱动应变超过同类光化学材料的3倍，且经过百次循环测试后仍保持稳定性能 [2] - 通过特殊设计的螺旋弹簧结构，将分子层面的形变放大为宏观机械运动，并实现驱动方向的可逆调控 [2] 应用演示与产业化前景 - 装载该人工肌肉的机器人原型展现出卓越的作业能力，可精准抓取不同形状物体，在复杂管道内自由穿行，完成精细的协同操作任务 [4] - 系统彻底摆脱了电缆、电池或液压管路的束缚，实现了"全光驱动"的革新理念 [4] - 技术在水下勘探、海洋工程、医疗设备等领域的应用前景广阔，预计2030年前可实现商业化落地 [4] - 团队已攻克光能转化效率提升、材料耐久性强化等关键技术，计划在未来三年内推进产业化应用 [4] 行业影响与未来趋势 - 光驱动人工肌肉技术标志着软体机器人研发进入新阶段，其环境适应性强、驱动效率高、系统集成度优等特点为开发新一代自主化智能装备提供核心技术支持 [4] - 无缆化机器人有望在深空探测、灾难救援等极端环境作业中发挥关键作用 [4]