新型智能人工肌肉或可為人形機器人賦予類人反饋能力

該人工肌肉利用液態金屬通道進行運動、感知力量并監測拉伸，無需外接獨立傳感器。

研究人員開發出了一種能模擬生物肌肉-肌腱系統的智能人工肌肉。

首爾大學的研究團隊利用嵌入液晶彈性體中的液態金屬通道，制造出了這一裝置。該人工肌肉在受到電刺激時會收縮，同時還能實時測量內部力量和長度。這一突破有助于開發更具適應性的下一代人形機器人，使其具備類人的感知和運動能力。

近期，麻省理工學院媒體實驗室和意大利巴里理工大學的一個研究團隊開發出了電流體纖維肌肉，能為機器人和可穿戴設備提供類似天然肌肉的力量、速度與控制能力。

類人肌肉系統

隨著社會對更類人的機器人和輔助系統的需求日益增長，研究人員正在尋找能夠實現精細運動、感知環境并安全交互的機器人致動器。其應用范圍涵蓋人形機器人、物流自動化、康復及醫療器械等領域。然而，傳統人工肌肉面臨局限性，因為它們的致動和感知功能是分離的，需要額外的傳感器和復雜控制系統。

為克服這些挑戰，首爾大學工學院受生物肌肉-肌腱復合體啟發，開發出了一種智能人工肌肉。該系統基于液晶彈性體，將感知與致動集成在單一結構內，實現了研究人員所稱的物理智能。

該人工肌肉將各向同性液晶彈性體和向列型液晶彈性體材料串聯連接，分別發揮類似肌腱和肌肉的作用。嵌入的液態金屬通道則實現雙重功能：一條通道充當主動致動器，通過加熱產生收縮；另一條則作為傳感器，實時檢測力量和形變。這使得系統無需外部傳感器便能監測自身的收縮狀態。

智能機器人手爪

研究人員展示了由這種人工肌肉驅動的機器人手指和手爪，它們可以輕柔地拿起物體，同時自行識別其硬度和大小。通過將兩根人工肌肉以類似生物肌肉的拮抗方式排布，團隊實現了更快、更精確的運動控制，包括收縮和舒張。

該系統在單一結構內融合了感知和運動功能，使人工肌肉無需依賴外部傳感器便能實時監測自身狀態。這為機器人賦予了一種嵌入式物理智能，使其在操作過程中能更自然地響應接觸和變化的力量。研究人員證明，這些人工肌肉能夠在反饋控制的機器人手指和手爪系統中協同工作，提高運動精度，減少控制誤差。

該研究也指出了仍需改進的方面。在重復運動過程中，熱量會在人工肌肉內部積聚，導致力輸出漂移并降低精度。運動目標的突然變化也會造成跟蹤誤差。為解決這些問題，研究人員建議采用更快的冷卻方式，包括更薄的材料、內置冷卻通道或基于帕爾貼模塊的冷卻系統。更快的冷卻能夠提升響應速度和感知性能。

研究團隊還指出，目前的拉伸估算模型是基于實驗數據構建的，可能需要進一步改進。未來對熱量分布和液晶彈性體力學行為的研究，將有助于為機器人應用開發出更精確、更可靠的人工肌肉系統。

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