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近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研制出雙螺旋纖維增強的自感知人工肌肉，并基于三組人工肌肉的模塊化組合，構(gòu)建出多模態(tài)仿生移動機器人，能夠?qū)崿F(xiàn)四種運動模式，具備多地形自適應(yīng)移動與外界刺激感知決策能力。該研究為高度智能化探索作業(yè)機器人的發(fā)展提供了新的技術(shù)路徑，也為基于人工肌肉構(gòu)建感知型柔性操作器提供了新的設(shè)計思路。這款自感知人工肌肉采用不可拉伸的雙螺旋導(dǎo)電纖維，能夠限制人工肌肉的徑向膨脹，內(nèi)部腔室充氣加壓時，人工肌肉產(chǎn)生軸向伸長。雙螺旋纖維同時構(gòu)成類似彈簧的螺旋感應(yīng)線圈，其電感值隨人工肌肉長度變化而單調(diào)變化。通過實時測量線圈電感，可實現(xiàn)對人工肌肉長度的高精度自感知。此外，團(tuán)隊建立了相應(yīng)的靜力學(xué)分析模型與感知等效電路模型，并結(jié)合有限元仿真對結(jié)構(gòu)參數(shù)和驅(qū)動性能進(jìn)行優(yōu)化。該自感知人工肌肉感知分辨率0.01mm、遲滯誤差僅1.05%、循環(huán)耐久性超過20000次，具有良好的模塊化可擴展性，并能夠根據(jù)任務(wù)需求靈活組合。同時，團(tuán)隊將三組自感知人工肌肉捆綁組合，構(gòu)建了由多腔室氣壓協(xié)調(diào)控制的柔性移動機器人。通過設(shè)計不同的充放氣時序，機器人可以實現(xiàn)四種基本運動模式。模擬分節(jié)爬行動物的蠕動步態(tài)，適用于有一定摩擦力的平坦或起伏地面（爬行模式）；橫向滑行適用于草地、泥地、平板橋及淺水區(qū)域（平動模式）；整體翻轉(zhuǎn)可快速穿越沙地和鵝卵石等松軟地形（翻滾模式）；通過差動控制實現(xiàn)原地或行進(jìn)中的方向調(diào)整（轉(zhuǎn)向模式）。團(tuán)隊進(jìn)一步利用機器人感知—驅(qū)動一體化設(shè)計優(yōu)勢，使機器人能夠基于自身感知信息進(jìn)行環(huán)境感知與運動決策。機器人能夠在有光和黑暗環(huán)境下感知前方深坑，主動調(diào)整路徑繞行通過（障礙繞行）；通過實時感知身體壓縮量，自動調(diào)節(jié)運動幅度穿越低矮隧道（窄道穿越）；能夠?qū)崟r感知自身姿態(tài)，在移動中發(fā)生側(cè)翻時自動調(diào)整恢復(fù)穩(wěn)定運動（姿態(tài)自恢復(fù)）；借助機器學(xué)習(xí)方法，可對不同類型的外界交互刺激進(jìn)行識別與分類（外界刺激識別）。相關(guān)研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新》（The Innovation）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院相關(guān)項目等的支持。論文鏈接自感知人工肌肉驅(qū)動的多模態(tài)仿生移動機器人仿生肌梭結(jié)構(gòu)啟發(fā)的自感知人工肌肉：結(jié)構(gòu)示意與感知原理多模態(tài)運動與智能感知行為實驗驗證