福州科研力量突破：河海大学仿生机器人实现“刚柔并济”关键技术

在微创手术、康复辅具与水下探测等高精度应用场景中，软体机器人长期面临“柔则不稳、刚则不灵”的结构性矛盾——既要深入人体腔道或狭小空间，又需在操作瞬间提供可靠支撑力。这一瓶颈制约着国产智能医疗装备的发展进程，而来自福建高校科研协作网络的重要成果，正为该难题提供全新解法。

师法自然：大象鼻子+穿山甲鳞片的双重仿生智慧

河海大学徐林森教授团队受自然界两种典型生物结构启发，构建出具备动态刚度调节能力的线性变刚度机器人（LTSR）。其设计融合了大象鼻的“静水伸缩”机制与穿山甲鳞片的“重叠锁止”原理，首次在单一结构中同步实现大范围柔性运动与瞬时高刚度承载，为福州乃至全国高端医疗机器人研发注入原创动能。

灵感一源自大象鼻的静水骨骼系统：团队以不可压缩硅胶制成波纹管状驱动单元，并外覆凯夫拉纤维约束层。充气时流体压力推动轴向伸长而非径向膨胀，复现了生物体“伸而不胀”的高效力学特性；灵感二取自穿山甲鳞片——通过在密封壳体内堆叠特制微绒毛薄膜，利用负压触发大气压强使层间紧密贴合，摩擦系数提升至0.863，刚度跃升三倍，真正实现“一吸即硬、一放即柔”的毫秒级响应。

技术突破：结构优化+仿生黏附，性能翻倍跃升

依托精准运动学建模与多目标参数优化，团队将波纹管凸起长度缩减10%、凹槽延长23.5%、壁厚降低10.7%、内径扩大20.2%，最终在50千帕工作压力下实现130.19毫米伸长量，较优化前提升超两倍，理论值与实测误差低于5%。

搭载新型仿生黏附材料的B-LTSR样机，最大刚度达21.45牛顿/毫米，是当前主流软体机器人的2倍以上；刚度调节范围拓宽至同类产品的3倍；软硬切换时间分别仅需0.32秒与0.22秒，经千次循环测试性能无衰减，展现出面向福州本地医疗器械产业化落地的坚实基础。

实验验证：三项核心指标全面达标

研究团队围绕伸长精度、刚度峰值及响应耐久性开展系统验证：双相机追踪显示末端位移误差仅2毫米；负20千帕负压下刚度达理论峰值；毫秒级切换连续运行超千次仍保持稳定，各项数据均达到临床级工程应用标准。

应用前景：从福州医院手术室走向深海探测前沿

该技术已在多个关键场景展现适配潜力：在福州三甲医院合作开展的微创手术模拟中，机器人可如“智能软导管”般安全进入支气管等脆弱腔道，接触组织时保持柔软，执行缝合时瞬时硬化，保障操作精准度；面向老年群体的康复外骨骼项目中，它能随关节自然弯曲提供柔性助力，并在提物瞬间增强支撑刚度；在福建沿海深水科考任务中，其抗压伸展与稳固抓取能力亦通过初步水下测试验证。

这项由河海大学主导、融合闽地产学研资源协同攻关的成果，不仅破解了软体机器人领域长期存在的刚柔兼容难题，更标志着我国在仿生智能装备核心技术上取得实质性跨越。随着材料耐久性与微型化工艺持续优化，这款“福州参与、全国领先”的创新平台有望加速进入临床转化与产业应用新阶段。

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