“百炼钢化作绕指柔”，全球首款柔性变刚度机械臂发布

摘要：这是西湖大学姜汉卿实验室孵化的最新成果——全球首款柔性变刚度机械臂Mawarm及HEART系列机器人，近日，由西湖大学孵化的科技企业西湖交互正式发布。这一对刚柔并济的机械臂在未来人机协作中，重构了安全边界，以一种温柔的姿态来“拥抱”人类。

《超能陆战队》中机器人大白，以其呆萌的形象，收获了一批粉丝的心，这只超大号的充气机器人是一位医疗伴侣，他柔软坚实的臂膀是主人公小宏强大的依靠。

而在姜汉卿的实验室里，也有一台白色的机器人，充了气的手臂外观乍一看像极了大白。

这是西湖大学姜汉卿实验室孵化的最新成果——全球首款柔性变刚度机械臂Mawarm及HEART系列机器人，近日，由西湖大学孵化的科技企业西湖交互正式发布。这一对刚柔并济的机械臂在未来人机协作中，重构了安全边界，以一种温柔的姿态来“拥抱”人类。

| HEART系列机器人

“遇强则强、遇弱则弱”的新型机械臂

住过酒店的你，一定看到过这样的场景：呆萌的机器人在各个楼层送外卖，解决了外卖员“最后一公里”的痛点，但是你可能不知道，只有改造的电梯，才可以适配这个送餐机器人，而送到门口的外卖，如果不及时取走，机器人可不会一直等着，甚至，进入电梯里的机器人不小心与人类发生磕碰，谁来为此买单？不仅仅在酒店等公共场所，家居和养老场景下，让坚硬的机器人变得“柔软”的需求更为强烈。

目前，市面上的机器人普遍采用刚性结构设计，在工业、物流等领域表现出色，但是安全性能上不完美，而柔性机器人在控制上远没有刚性机器人来得精细。

于是，姜汉卿团队研发了一款“遇强则强、遇弱则弱”的新型机械臂，不仅仅是技术的升级，更是重构人机关系的一个探索。

Mawarm机械臂可以通过可编程的气压系统控制内部结构的刚度变化，可以根据场景变换“软硬”程度——在常规任务中，机械臂保持刚性的形态，确保抓取和操作的精度；一旦遭遇强烈碰撞，气压系统可在毫秒级内响应，将空气充入真空气腔，使机械臂瞬间“变软”，将冲击力吸收并分散，从而避免对人体造成伤害。

Mawarm机械臂的高度模块化设计，可以让它快速适配不同形态的机器人及各种器械，比如，与市面上的人形机器人结合执行不同的任务，也可以“嫁接”到轮椅、护理床等器械，助老助残。

| 西湖交互创始人、西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿西湖大学供图

如何让机械臂“百炼钢化为绕指柔”？

西湖交互创始人、西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿，长期从事基于折纸与剪纸的机械超材料在机器人及人机交互领域的应用研究，在加入西湖大学前，就曾涉猎柔性电子相关研究。2021年，他回国全职加入西湖大学，创建跨力学实验室。

不依赖分子或晶体结构，机械超材料的功能全部来自设计的精巧构型，这是姜汉卿最擅长的研究领域，这一次，他们再次借助机械超材料，这种超材料的核心，实质是一种阻塞（jamming）机制。

姜汉卿教授举了一个日常生活中很常见的例子——超市里的真空包装大米，抽真空时大米十分坚硬，放气后则变得软趴趴。机械臂里的 “珠串” 结构，抽真空时珠子紧紧绞在一起，刚度暴增；充气后珠子松开，就能灵活弯曲。此外，实验室核心技术“双稳态气阀”，遇到快速碰撞时自动弹开阀门放气，靠物理智能，气阀自主控制，无须外部指令干预，就可以实现机械臂的软硬状态系统切换。

发布会现场还同步推出了HEART Robots，姜汉卿介绍道，“HEART就是Human-centered、Empathetic、Assistive、Responsive、Trustworthy的首字母的缩写，我们首期目标锁定养老护理与服务机器人市场。”