西北工业大学研究水凝胶在智能软体机器人中的应用

随着人工智能、柔性电子和仿生机器人的飞速发展，软体机器人因其柔韧性、适应环境的能力以及与生物组织的高度兼容性，展示了在医疗 rehabilitation、人机交互和海洋探测等领域的广泛应用潜力。然而，传统软体机器人通常依靠外部集成的传感器、执行器和控制模块进行感知与运动，这种模块化设计增加了系统的复杂程度，并制约了它们向更高集成化、自主化和智能化的方向发展。

在自然界中，生物系统通过感知器官、神经系统和驱动组织之间的紧密协作，实现“感知—反馈—响应”的闭环控制。例如，人体皮肤能够实时感知外部的压力和温度，并通过神经系统将信息传递给肌肉，实现快速的运动反应。这种结构与功能的高度融合模式，为软机器人设计提供了重要的参考。水凝胶作为一种新型智能材料，具备高含水量、柔软性、生物相容性及可调控的功能，其结构和性能接近天然生物组织。此外，通过分子设计和网络调控，水凝胶还可以实现导电、响应刺激、粘附性及多场耦合功能，为开发集成感知与驱动的智能软机器人奠定了基础。

西北工业大学机电学院的陶凯教授课题组围绕“感知—驱动一体化水凝胶智能系统”进行了系统综述，从材料特性、传感能力和驱动功能等维度探讨了不同应用领域对软体机器人用水凝胶的设计要求。这一研究强调了传感与驱动的整合，特别注意了从离散功能模块到结构-功能集成，再到闭环反馈智能系统演变的过程。本文对当前领域面临的挑战及未来展望给予了深入见解，旨在为高集成度、自适应和自主性的软体机器人系统设计与开发提供参考。 龙8国际登录

当前的研究成果发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》上，第一作者为西北工业大学的博士生许丹丹，陶凯教授、郑晴阳博士后以及中山大学的吴进副教授为共同通讯作者。

该论文主要贡献在于： 1. 系统总结了水凝胶作为智能软机器人核心材料所需的关键性能，如柔韧性、高强度、自修复能力、环境稳定性及可控功能性。 2. 指出水凝胶独特的材料特性允许其实现激励感知与驱动响应的融合，有望打破传统模块化软机器人设计的局限，向生物系统的自主感知与智能响应靠近。 3. 展望未来软机器人将从依赖柔性结构的运动演变为基于智能材料的感知与驱动的深度融合，具备高适应性、多人感知和自主互动能力。