传统编织手艺，还真能做出超酷软机器人？

大家有没有想过，像蜘蛛侠的灵活动作、小鱼在水中的自在游动，要是机器人也能做到，那得多酷？如今，多功能软机器人正在让这个想法成为现实！它受生物超强适应能力的启发，拥有各种神奇本领。今天，咱们就一起来看看研究人员如何巧妙运用传统编织技术，结合先进材料，打造出能变形、会泵送、还能爬行和游泳的软机器人，探索其中隐藏的奥秘。

*本文只做阅读笔记分享*

一、引言：从自然到软机器人的灵感跨越

软机器人受自然界生物适应能力启发而发展，旨在用柔性材料和驱动方式模仿生物多功能特性。与传统刚性机器人不同，软机器人环境适应性强，但执行复杂任务仍有挑战，仿生多功能设计成为关键。

研究人员尝试多种柔性材料提升软机器人功能，液晶弹性体（LCE）表现突出。它是热响应材料，能产生大且可逆的驱动变形，加工和可编程性良好。LCE纤维致动器性能优异，但现有产品变形模式受限，阻碍软机器人实现复杂运动。

传统编织技术可拓展致动器变形模式，但存在图案有限、依赖专业知识和设备等问题。受传统绳索编织艺术启发，研究团队提出基于LCE纤维的软致动器设计策略，通过预设编织图案和手工编织，增强致动器功能，简化制造过程，并制作出多种新型致动器。

二、成果：创新材料与多元应用的突破

（一）电动LCE纤维：性能卓越的核心材料

研究制备出毫米级直径的电动LCE纤维，其在通电和断电时会发生可逆的长度变化。实验发现，电流影响纤维的驱动应变和响应速度，0.35A电流下，纤维平均极限力达2.5N，且断裂时内部金属丝保持完好。嵌入电热丝增强了纤维的刚度和承载能力。

（二）多功能编织软致动器：独特设计带来多样功能

研究团队利用电动LCE纤维开发了多种编织软致动器。双捻编织的DTWA在水中响应迅速，驱动力强；圆形四股编织的CFWA能实现可控的径向变形；正交编织的OWA可精确控制尺寸变化；对角编织的DWA能展现复杂的双向变形。

（三）可编程机器人表面：灵活变形的智能平台

为解决传统可变形表面的不足，研究团队设计了可编程机器人表面。它由OWA和被动网格层组成，能实现平面内和平面外的变形，精确控制形状，还可用于物体操纵。

（四）心脏启发的仿生泵：模拟心脏功能的创新装置

受心肌结构和功能启发，研究团队设计了仿生泵。该泵由DWA和弹性腔组成，能模拟心脏运动，实现高效泵送，且耐久性良好，基于此构建的仿生循环系统成功模拟了血液循环。

（五）多功能爬行机器人：适应复杂环境的灵活助手

研究团队设计的多功能爬行机器人由锚固单元和收缩单元组成，能在多种表面稳定爬行，适应不同截面形状。配备传感器后，可用于检测气体泄漏，在自然环境中也展现出良好的适应性。

（六）软体机器鱼：模仿自然的水下精灵

受鳐鱼启发开发的软体机器鱼由DTWA驱动，能通过调节电流实现高效游动，在水下环境中表现出色。

三、讨论：技术优势与未来展望

本研究提出的基于传统绳索编织艺术的策略，在软致动器制造上具有显著优势，制作的致动器性能优异，适用于多种软机器人系统。该策略灵活性强，可采用多种材料，有望拓宽多功能致动器和机器人的应用范围，为未来软机器人发展提供新方向。

四、一起来做做题吧

参考文献：

Huxiao Yang et al. Weaving liquid crystal elastomer fiber actuators for multifunctional soft robotics. Sci. Adv. 11, eads3058(2025).