西北大学工程师团队在机器人领域取得重大突破，开发出一种柔软的人造肌肉，为构建更灵活、适应性更强的机器人铺平道路。相关研究于7月24日发表在《先进材料》杂志上。

目前大多数机器人僵硬、笨重，难以适应复杂环境与执行精细任务。西北大学团队开发的这种新型人造肌肉(执行器)，具备构建机器人肌肉骨骼系统所需的性能和机械特性。

为展示其功能，团队将其植入真人大小的仿生腿中。这条腿配备硬质塑料“骨骼”、弹性“肌腱”和传感器，使用股四头肌、腿筋和小腿肌肉三块人造肌肉，可弯曲膝盖和踝关节，柔韧性佳，能吸收冲击力，还能施加足够力量将排球从基座踢下。

让机器人拥有类似肌肉的软执行器面临诸多难题。当前多数软执行器需大型重型设备驱动，不够耐用，力量不足。且设计像肌肉一样运作的软材料困难重重，即便能运动，传递能量、连接坚硬结构等问题也接踵而至。

为克服挑战，团队参考此前开发的“手性剪切拉胀体”(HSA)执行器。该执行器核心是3D打印的圆柱形结构，移动所需的扭转运动由小型集成电动机产生。团队成员金泰永开发出利用廉价橡胶3D打印HSA的方法，并将其封装在橡胶折纸波纹管结构中，使执行器能像人造肌肉一样推拉，受力时还可动态变硬。每块肌肉重约一个足球，比一罐汽水略大，可伸展至自身长度30%，收缩并举起比自身重17倍的物体，且能由电池供电。

为展示人造肌肉实际应用潜力，团队打造了一条真人大小的机械腿。该腿用硬质塑料制作“骨骼”，橡胶制作类似肌腱的连接器，还添加了柔性3D打印传感器，使腿部能“感知”自身肌肉。最终制成的假腿结构紧凑、电池供电，一次充电可在一小时内弯曲膝盖数千次。

该研究资深作者瑞安·特鲁比表示，通过设计具有生物肌肉骨骼系统性能和特性的机器人新材料，可制造出更具弹性、更坚固耐用的机器人，满足实际使用需求。这一创新有望改变机器人行走、奔跑、与人类互动及探索世界的方式，推动类人机器人和类动物机器人向新方向发展。

更多信息： Taekyoung Kim 等，《用于人工肌肉骨骼系统的架构式软执行器》， 《先进材料》(2025)。