研究开发出基于织物工程设计的编织气动软机器人

10月17日，记者从江南大学纺织研究所获悉，该校孙丰鑫副研究员团队利用工业编织技术灵活定制纱线组合，开发出一种基于织物工程设计的编织气动软机器人。相关成果发表在期刊《细胞报告物理科学》上。

概述图

如今，可穿戴设备正逐渐进入大众视野。不过，传统可穿戴设备大多采用硬质材料，如辅助病人行走的外骨骼机器人等。然而，针对特殊应用场景和需求，如何让可穿戴设备更加柔和、安全和穿戴舒适，同时具备灵活、精准的变形能力，是近年来柔性传感技术研究人员正在思考的问题。

在这一背景下，智能软机器人的概念应运而生。目前，大多数柔性传感器与驱动器的集成大多依赖铸造、粘合或化学涂层等方法，这种“附加式”设计容易导致材料间界面应力不兼容，影响机器人的运动性能和稳定性。

编制执行器的结构与性能

编织层的表征和编织致动器的致动性能

双向弯曲编织执行器的驱动性能

用于自感知执行器的应变传感纱线的传感性能

团队负责人孙丰鑫介绍，传统的软气动驱动器通常采用硅胶等弹性材料，充气时会产生全方位的“气球式”膨胀，变形操控性较差。而该研究团队所研制的编织驱动器，是以织物结构和材料组合、运用经纬纱双系统的机织工艺设计而成，通过定制化设计编织层不同区域的纱线张力形态，有效控制不同区域的弹性差异，从而实现了气动机器人的“智能”变形。

此外，内置的应变感知纱线是该技术的另一大亮点。研究人员利用创新的织物编程设计方法，使得编织气动软机器人具备了自感应和智能反馈的功能，这一功能使得驱动器能够在复杂、不可见的环境中也能自我调节，可以有效避免传统“附加式”传感器带来的界面应力不兼容问题。

孙丰鑫表示，该软机器人集成了定向驱动、双侧弯曲及自感知功能，在医疗护理和安全人机交互等领域有着独特优势和广阔前景。