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仿生突破！可自我修复人造肌肉赋能软体机器人与可穿戴设备

2025-06-02 11:06:34 资讯 20观看

摘要在自然界中，生物体能够感知损伤并迅速进行自我修复，这是其生存的关键。然而，对于机器人制造商来说，实现这一功能却异常困难。为了攻克这一技术难关，研究团队采用了生物模拟的方法，通过模仿自然界的修复机制，开发出了这种具有

在自然界中，生物体能够感知损伤并迅速进行自我修复，这是其生存的关键。然而，对于机器人制造商来说，实现这一功能却异常困难。为了攻克这一技术难关，研究团队采用了生物模拟的方法，通过模仿自然界的修复机制，开发出了这种具有自我修复功能的人造肌肉。

该团队的创新之处在于他们设计了一个复杂的系统，能够准确识别由穿刺或极端压力造成的损伤，并精确定位损伤位置，随后自主启动修复过程。在最近于亚特兰大举行的IEEE国际机器人与自动化大会上，他们展示了这一多层结构的设计，引起了广泛关注。

这种人造肌肉由三层结构组成。底层是损伤检测层，采用柔软的电子皮肤材料，其中嵌入了液态金属微滴，能够感知电流的中断。中间层是自我修复层，采用硬质热塑性弹性体材料，当接收到修复信号时，能够熔化并封闭破裂处。最上层是驱动层，通过水压的变化实现肌肉的收缩与扩张。

为了实现无需外部干预的自我修复机制，研究人员设计了一个覆盖整个电子皮肤的电流网络。当损伤发生时，电流网络中的中断会被立即检测到，随后触发修复机制，向受损区域输送热量，使中间层熔化并封闭伤口。这一设计使得人造肌肉能够在受损后迅速自我修复，恢复其功能。

研究团队还考虑到了同一区域可能再次受损的情况。他们设计了一种重置电流网络的步骤，利用电迁移效应，即电流导致金属原子迁移的过程，来重置受损区域的电流网络。这一创新使得自我修复系统能够多次循环使用，大大提高了其可靠性和耐用性。

研究团队表示，他们首先考虑将这种技术应用于农业机器人领域。在田间作业中，农业机器人可能会遭受到树枝或荆棘等障碍物的损坏。这种具有自我修复功能的人造肌肉将能够大大提高农业机器人的耐用性和可靠性，降低维修成本。

除了农业机器人领域外，研究团队还看到了这种技术在可穿戴健康监测设备以及更广泛的消费电子领域中的应用潜力。随着技术的不断发展，这种具有自我修复功能的人造肌肉有望在未来成为各种智能设备和系统的关键组件，为人们的生活带来更多便利和舒适。

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