仿生层间阻塞结构

刚度增至8.7倍

一种集成在双层柔性机器人本体中的离散与连续鳞片状结构，通过内部压力驱动阻塞，使生长机器人同时获得高刚度和灵活转向能力。

Li, Pengchun · Zhang, Yongchang · 张广玉 · 周德开 · 李隆球

Soft Robotics 2025

参数信息

弯曲刚度提升倍数

4.6 ×

扭转刚度提升倍数

7.8 ×

关节刚度提升倍数

8.7 ×

技术优势

刚度翻数倍

弯曲、扭转和关节刚度分别提升4.6、7.8和8.7倍，直接扩大机器人的承载与操作范围。

转向不受影响

双层本体之间的尖端间隙保证了硬化后的机器人仍可灵活转向，并能在变形后锁定形状。

系统更简单

用驱动外翻的内部压力产生压紧力，替代传统真空系统，减少延迟和复杂程度。

应用场景

• 软体机械臂：变刚度特性使其在狭小或脆弱环境中既能柔顺通过，又能在操作时提供足够支撑力，避免传统刚性臂的损伤风险。
• 工业检修机器人：高刚度与灵活转向结合，使机器人能在复杂工业管道或设备内部长距离行进并执行检测，同时能承载检测设备。
• 微创手术器械：硬化和形状锁定能力让柔性器械在到达目标位置后变为刚性平台，辅助精细手术操作，减少组织损伤。
• 介入导管：导管在血管内可保持柔顺以安全通过弯曲路径，在需要支撑或推送介入器械时增加刚度，提高操控性。
• 仿生变刚度结构：提供一种仿生层间阻塞设计范例，其刚度增强显著且系统简化，可为其他软体机器人刚度调控提供参考。