○撼地者机器人

　　○注入液态金属

　　○柔性灵巧手

　　○外骨骼康复机器人

　　按者编

　　在合肥，“科里科气”是一种城市气质，这种气质藏在一位位创新者身上，藏在一家家科研机构里，更藏在一座座的实验室里。

　　实验室是每一项科研成果诞生的“源头”，合肥有着数不清的大大小小实验室，不断输出一项项原创科研成果，由内而外，让合肥散发着浓浓“科气”。

　　今起，合肥报业传媒集团科学+工作室推出“奇妙实验室”系列报道，记者带你走入其中，感受科技的魅力和神奇。

　　赢一场比赛获800万元奖励！在科大，厉害的不仅仅是学霸，还有机器人。

　　今天，科学+工作室走进中国科大张世武教授带领的仿生机器人实验室，看一看这里都有哪些神奇的机器人。

　　“撼地者”：

　　灾后救援“全能战士”

　　能进火场，还能涉水；能做推动百公斤重物的“力气活”，也能做旋转门把手这些“精细活”；在浓烟等复杂环境会自主避开障碍物，还能进行灾情处置和生命营救……它是一台灾后救援机器人，名叫“撼地者”，由中国科大和哈工大（深圳）联合开发。

　　在去年举行的首届“智创杯”前沿技术挑战赛中，“撼地者”机器人从海内外40支队伍中脱颖而出，在“灾后区域的探测与处置”比赛中摘取桂冠，获800万元人民币奖励。

　　从外形上看，“撼地者”机器人是一个名副其实的“大家伙”，重约250公斤，高约1.2米，是一款以履带式底盘和二指夹爪机械臂为基础的多功能车辆。

　　虽然外形看上去笨重，但其实它是一个“灵活的胖子”。

　　中国科大工程学院博士后高纬介绍，“撼地者”的二指夹爪机械臂有6个自由度，每个关节能进行360度旋转，对它来说搬运、抓取物体、旋转阀门、开门、按按键等考验灵敏度的任务都能较好完成。

　　在陆地有着出色表现，它在水中也能正常运行。为了让机器人适应水中救援，团队给机器人做了防水处理。由于性能较齐全，适应环境较多，“撼地者”也被称为是“全能战士”。

　　外骨骼康复机器人：

　　帮助患者康复的智能帮手

　　偏瘫、截瘫病人的术后康复一直是社会关注热点，记者在实验室里看到一台可用于下肢康复的外骨骼机器人。

　　科大研究生杨泽说，这台机器人固定在支架上，当患者需要进行康复训练时，可以穿上这套机械装备，通过机器带动病人下肢进行运动。外骨骼康复机器人在促进肌肉恢复的同时，也能降低病人、医护人员的体力消耗。

　　当患者进行康复训练时，会产生不同的力度，这就需要机器人根据力度给出相应的辅助力。

　　“机器人给的辅助力过大或过小，都会影响患者的平衡，所以我们在这款外骨骼康复机器人装有多个传感器，能感知人体的发力程度，并做出相应的辅助。”杨泽说，当前展示的二代外骨骼，在一代的基础上，各个关节添加了扭矩传感器，后续团队还会进行算法开发，感知病人和机器人之间的交互力，实现柔性交互和按需辅助。

　　“我们研究的最终目标是实现无支架辅助，让患者穿戴上这套机器人，不受支架的限制，实现自由、安全的行走。”杨泽说。

　　“柔性灵巧手”：

　　每根手指独立运动

　　轻轻捏起一根针、稳稳抓住一个球、握起饮料罐、手指比划数字……完成这些动作的是一台名叫“柔性灵巧手”的机器手。

　　在实验室，记者看到这台仿照人手一比一制作的机器手，摸上去材质很柔软，它不仅每个手指会动，手指的每个关节也能动。

　　“这台机器手是3D打印而成，材质为硅胶蒙皮，重约700克，可以完成捏针、抓球等许多精细动作。”科大研究生陶哲介绍，这是一款基于形状记忆合金弹簧驱动的柔性灵巧手，作为一种智能材料，形状记忆合金弹簧具有质量轻、性能稳定、高温收缩低温放松的特性。

　　“我们设计了这款柔性灵巧手，以形状记忆合金弹簧阵列作为驱动器，不仅做到了质量轻、便携，更重要的是实现了每根手指的独立运动。”陶哲介绍。

　　这款机器手有何用途？

　　陶哲介绍，目前该团队将这款机器手做到了19个自由度的独立驱动，突破了现有电机驱动系统的限制，再配合肌电检测技术，将会对诸如上肢截肢患者的假肢设计制造、机械手的柔性抓握等提出新的解决思路。

　　“镓铟合金”：

　　利用液态金属研发人工肌肉

　　金属不仅仅是固体，还有液体形态。在实验室中，科大博士研究生舒健向记者展示了液态金属“镓铟合金”。

　　“其实液态金属并不罕见，比如人们常见的水银。不过水银有毒，还容易挥发，而镓铟合金几乎没有毒性。镓铟合金是目前已知液体中表面张力最大的液体，是水的十倍，而且它的表面张力可以用电化学方法调控，在通电后能呈现出收缩和舒张的形态，就像人的肌肉一样，能伸能缩。”舒健说。

　　舒健向记者演示两个小实验：一是在氢氧化纳溶液内加入镓铟合金，通电后，液态金属就自动向电场的正极方向运动；二是将镓铟合金滴到一个容器内，通电后，液态金属就像人体肌肉一样收缩舒张。

　　小实验的背后是一项正在研发的前沿科技——利用液态金属研发人工肌肉。

　　“液态金属是一种新的功能性材料，我们的研究目标是希望利用液态金属可以运动、变化和导电性好等特点，运用到机器人研制中。”中国科大张世武教授介绍，液态金属机器人有着广阔的应用前景，比如靶向载药，精准地把药物送到人体病灶处释放；用人工肌肉制作更加高效轻便的人体假肢等等。

　　梦想正在照进现实。

　　近日，张世武教授、金虎副研究员与合作者合作，提出了一种基于电化学方法改变液态金属表面张力的方法，设计出可模仿肌肉的收缩及舒张功能的液态金属人工肌肉，并驱动仿生机器鱼游动了40分钟，为柔性驱动器在微机电系统、生物医学等领域的应用提供全新思路，相关成果发表在国际顶级期刊《先进材料》上。

　　科技源于梦想，相信未来科技会带来更多惊喜。

　　科学+工作室 合肥报业全媒体记者 蒋瑜香/文 袁兵/图