上海科学家团队为软体机器人开发高性能的电作动人工肌肉

基于此，研究团队研制了高性能剪切型人工肌肉。实验结果表明，在较低电场驱动下，不同配比的人工肌肉均展现出优异的驱动应变能力。譬如，无需预拉伸即可产生超过50%的线性应变，应变速率高达400%/s，能量密度达到375 J/kg等，充分展现了双相结构在提升人工肌肉综合性能方面的作用。

进一步，研究团队制备出堆叠式和卷绕式两种结构的人工肌肉。实验结果表明：堆叠式人工肌肉在高频下，实现了21.76 kPa的阻塞应力和2250 W/kg的功率密度。一个重1.2克的堆叠式人工肌肉能够在300克负载下往复运动，线性应变达91%。

为展示其应用潜力，团队研发了由四个SBE人工肌肉驱动的仿人机械臂，具有119.3°的运动范围和0.24 N·m的输出力矩。此外，研制的多模态软体爬行机器人在300 Hz驱动频率下实现了22身长/秒的快速运动，通过调整前后肌肉的驱动相位即能实现前进、后退的切换，在弯曲管道和复杂胃模型等非结构化环境中穿行。

这项研究通过材料设计、器件开发与软体机器人应用，展示了介电弹性体人工肌肉在机电灵敏度、响应速度、功率密度和使用寿命等方面的新性能，为下一代高性能、电作动软体机器人研发提供了新的技术路径。

该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。