文章核心观点 - 麻省理工学院和斯坦福大学的工程师团队在《Science Advance》上展示了一项名为“环闭合抓取”的突破性机器人技术，该技术通过拓扑变形使机器人抓手能够在灵活探索的“章鱼触手”模式与稳固承重的“起重吊带”模式之间自由切换，成功解决了机器人抓取领域长期存在的“力量”与“轻柔灵活”难以兼得的根本性难题[3][9][12] 机器人抓取的传统困境 - 传统机器人抓手面临“强度”与“轻柔”难以权衡的两难困境，例如同时完成轻拿鸡蛋和提起20升矿泉水桶的任务几乎无解[7] - 抓取过程分为“建立抓取”和“保持抓取”两个阶段，前者需要灵活探索，后者需要稳定输出力量，传统设计被迫在矛盾需求间妥协，为增加力量而牺牲灵活性，或为追求灵活而放弃负重能力[8] 环闭合抓取的技术原理 - 研究团队提出“环闭合抓取”范式，其核心是一种巧妙的形态切换机制，灵感来源于拓扑学[9] - 第一阶段为开启探索模式：机器人以开环形态启动，像一条可以无限生长的柔软藤蔓，末端自由移动，能钻进缝隙（如直径26毫米的藤蔓可钻进17毫米的缝隙，比自身窄35%）并规划最优抓取路径[12][18] - 关键瞬间执行拓扑变换：当藤蔓末端完成环绕并锁定，开环变为闭环，拓扑结构发生根本改变[12] - 第二阶段为启动承载模式：系统泄去内部气压，机器人身体变得像安全带一样柔软但强度不减，通过材料拉伸来分散载荷，如同吊床[12][13] 藤蔓机器人的设计与特性 - 研究团队采用柔性充气机器人，即“藤蔓机器人”，模仿植物的生长方式，通过内部充气压力推动材料从尖端外翻实现生长[15] - 系统包含模块化组件：用于大规模和小规模抓取的加压生长基座、藤蔓机器人本体以及末端固定绞盘装置[15] - 单个闭环藤蔓机器人最大负载能力可达622公斤[16] - 藤蔓机器人展示出多项卓越特性：是能钻进狭窄缝隙的“空间渗透大师”；生长过程几乎不产生滑动摩擦的“静默探索者”；充气时为管状利于导航，放气后管壁塌陷成带状、弯曲刚度趋近于零却能承受数百公斤拉力的“变形金刚”[18][19] 技术应用场景演示 - 人体安全转移：两根藤蔓滑入志愿者身下，在空中锁定成环，将74.1公斤的成年人平稳抬离床面25厘米，最大接触压力仅16.95千帕，远低于标准医用吊带（>26.7千帕）[21] - 杂物寻宝：在装满杂物的箱子中，单根藤蔓能绕过障碍，找到并环绕一个6.8公斤壶铃的手柄后稳稳提起[23] - 缠绕锁定：藤蔓主动穿过水桶把手自身的孔洞后闭合成环，形成拓扑学上的互锁结构（如“霍普夫链环”），实现理论上的无限稳定抓取[24] - 其他技能展示：包括抓取西瓜不压裂、从3米外拖回箱子、让被抓取的圆柱体在空中旋转等，全面证明其“刚柔并济，大小通吃”的能力[24] 未来展望与行业影响 - 该研究重新定义了机器人抓取的理解，核心是让抓手能够随时变成需要的样子，这种思路可能引发多个领域的变革[30] - 在医疗护理领域，可实现自动化、个性化的患者转移方案，减少护理人员职业损伤并提升患者尊严与舒适度[30] - 在物流和农业场景，机器人将能轻柔处理易碎品和新鲜果实，同时拥有远超人类的耐力与力量[31] - 在太空、深海等极端环境，这种可远程“生长”、无限柔顺的“机械藤蔓”成为执行抓取、采样等任务的理想工具[31] - 形态可变的设计思路将启发创造能动态适应需求的下一代机器人[31] - 团队目前正研究为藤蔓集成更智能的实时导航系统，并进一步优化接触力学模型，以提升系统在各种应用中的可靠性与自主性[32]

藤蔓机器人技术概述 - 受植物藤蔓启发，机器人通过顶端外壁材料翻转实现本体延展，几乎不产生反力[1] - 该技术优势在于能在废墟、狭窄管道等传统机器人难以进入的环境执行探查任务[3] - 此前应用依赖临时参数调整，缺乏系统性规律总结，导致通用性差[5] 操纵性瓶颈与核心研究目标 - 操纵性受三大因素制约：顶端负载重量改变结构受力与控制需求、设计与控制参数缺乏定量研究、环境适配性差无法兼顾自由空间与地面支撑场景[6] - 研究核心目标是建立“设计-控制-操纵性”的定量关系，推动技术从“经验驱动”转向“数据驱动”[8] 自支撑三维可操纵性实验发现 - 顶端负载实验显示，负载超过100克后机器人特征长度下降趋势明显，水平与垂直移动范围同步缩减[13] - 腔体压力实验表明，特征长度随压力升高先增后减，在5.52kPa时达到峰值，压力过高或过低均不利于弯曲[14] - 机身长度在0.30米至0.76米范围内，更长的机身能扩大特征长度与水平移动范围，但垂直移动范围因抗重力能力下降而减小[16] - 直径参数在满足抗坍塌需求后（除3.2厘米直径发生坍塌外，6.5厘米至12.9厘米直径组别）对操纵性能影响有限[17] 支持的平面可操纵性实验发现 - 压力比（执行器压力/主腔压）实验显示，机器人的曲率均随压力比升高而增大，执行器压力相对主腔压力越高，弯曲变形越容易形成[22][23] - 执行器制作方式比较发现，外部袋式执行器在压力比小于1时即可启动弯曲但曲率增长易饱和，集成式执行器需压力比超过1启动但能实现更高最大曲率[25] 设计与操控准则 - 结构设计准则：直径以抗坍塌为核心，长度需平衡灵活性与稳定性，顶端负载应遵循最小化原则（超过100克性能下降明显）[28] - 执行器选择准则：外部袋式适合需维持高主腔压力的场景，集成式适合支撑良好且要求高转向精度的平面任务[28] - 操控策略准则：自支撑三维场景推荐使用5-7千帕中等主腔压力，平面支撑场景应优先提高压力比[29] - 提出生长与转向分阶段协调控制策略，以扩展应用范围[30] 技术验证与未来方向 - 优化参数后（如负载从150克减至100克，压力比从1.0提至4.0），机器人转向角度从22度增至68度，抬升高度从2厘米提至12厘米[32] - 未来将重点解决非复位现象带来的操纵精度问题，并研发更高压力耐受的执行器工艺[33] - 技术成熟后，藤蔓机器人有望在城市搜救、考古勘探、工业检测等领域成为灵活可靠的探索者[33]

宇树机器人H2产品发布 - 宇树科技发布H系列通用人形机器人升级款Unitree H2，外观上增加了仿生人脸[1][3] - H2体重增加至70公斤，比H1的47公斤重了近50%，身高保持180厘米不变[3] - H2采用高自由度关节化腰部模组，视频显示其能表演流畅舞蹈和复杂武术动作，表现出远超前代的稳定性与灵活性[3] 软体机器人材料技术革新 - 加州大学圣地亚哥分校工程师研制出一种薄层材料，将软体机器人变成敏捷探险者，可伸展扭曲穿过狭小空间[4][6] - 机器人执行器由液晶弹性体制成，强度极高且灵活，通过加热收缩实现精确控制，使机器人能根据指令向不同方向倾斜[6] 微型医疗机器人技术突破 - 北卡罗来纳大学科学家开发出微型软体机器人“DNA花”，由DNA与无机材料混合晶体制成，可在几秒钟内快速折叠和展开[7][9] - 核心技术通过可编程DNA组装实现，混合材料在暴露于不同刺激时可逆地改变形状，为医学、传感和智能材料领域开辟新可能性[9] 产业资本合作动态 - 明新旭腾拟与上海清宝共同投资设立具身智能科技公司，注册资本1200万元，明新旭腾现金出资780万元持有65%股权[10][12] - 上海清宝以知识产权出资420万元持有35%股权，清宝机器人由清华大学博士王磊创立，专注于人形机器人研发，覆盖云端大脑、柔性关节执行器等领域[12] 机器人手术市场前景 - 2024年全球机器人手术市场价值为117.7亿美元，预计到2033年将达到465.1亿美元，预测期内复合年增长率为16.5%[13][15] - 增长动力来自微创手术技术快速发展、不断增长的手术需求以及新兴经济体医疗基础设施进步，全球近十分之一疾病病例需要手术或麻醉护理[15]