纱线“织”成可穿戴气动软机器人在医疗护理等领域具有广阔应用前景

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10月17日从江南大学纺织研究所获悉，该校副研究员孙丰鑫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。相关成果发表于期刊《细胞报告物理科学》。

如今，可穿戴设备正逐渐进入大众视野。不过，传统可穿戴设备如辅助病人行走的外骨骼机器人等，大多采用硬质材料。随着应用场景的不断丰富，如何让可穿戴设备更加柔和、安全和舒适，同时具备灵活、精准的变形能力，成为近年来柔性传感技术研究人员思考的问题。

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、黏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。

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。这种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。这种方法通过定制化设计编织层不同区域的纱线张力形态，可有效控制不同区域的弹性差异，从而实现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、不可见的环境中也可进行自我调节，有效避免传统“附加式”传感器带来的界面应力不兼容问题。

孙丰鑫介绍，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均有着独特优势和广阔前景。