近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院、人形機(jī)器人研究院馮偉特任教授團(tuán)隊，成功研發(fā)兼具電熱可控粘附、機(jī)器學(xué)習(xí)智能感知一體化的相變共晶凝膠具身智能機(jī)器人系統(tǒng)，攻克軟體抓取、爬壁機(jī)器人領(lǐng)域 “強(qiáng)粘附與可脫附難以兼顧、界面狀態(tài)無法實(shí)時感知” 長期行業(yè)痛點(diǎn)，相關(guān)成果以“Switchable adhesion of phase-transition eutectogels with integrated machine learning-enhanced intelligent adhesion sensing”為題，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》（Nature Communications）。

研究核心創(chuàng)新點(diǎn)

◆ 相變低共熔凝膠：利用低共熔溶劑構(gòu)建凝膠網(wǎng)絡(luò)，通過溫度誘導(dǎo)的相轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)凝膠在結(jié)晶態(tài)（高模量、強(qiáng)粘附）與無定形態(tài)（低模量、易脫附）之間的可逆切換。

圖1-共晶凝膠的材料特性

◆ 機(jī)器學(xué)習(xí)增強(qiáng)傳感：集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法處理凝膠的電信號，實(shí)現(xiàn)智能粘附感知。系統(tǒng)能實(shí)時解耦粘附力信號，精準(zhǔn)判斷接觸狀態(tài)（附著/脫離），無需額外傳感器。

圖2-粘附狀態(tài)的智能感知

◆ 高性能指標(biāo)：在粗糙或多孔表面上實(shí)現(xiàn)了高達(dá)1700 kPa的粘附強(qiáng)度，且具備優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性（低揮發(fā)、耐脫水）。

圖3-三足爬墻機(jī)器人的設(shè)計制作及運(yùn)動控制和感知

要厘清 “熔融 - 結(jié)晶相變?nèi)绾胃淖兘缑娼佑|形態(tài)、微觀紋理與粘附力的定量關(guān)聯(lián)”，必須實(shí)現(xiàn)納米級三維形貌無損表征。微觀界面形貌數(shù)據(jù)是論文分子動力學(xué)仿真、粘附力學(xué)模型建立的核心實(shí)驗(yàn)依據(jù)，在該項前沿材料與機(jī)器人交叉研究中，中圖儀器 SuperView W1 白光干涉儀作為核心微觀形貌表征設(shè)備，發(fā)揮了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐作用。

團(tuán)隊需要對比 20℃結(jié)晶態(tài)、70℃熔融態(tài)凝膠粗糙度。SuperView W1 白光干涉儀具備0.1nm Z 軸分辨率、0.005nm RMS 粗糙度重復(fù)性，非接觸式測量不會劃傷柔軟凝膠表層，精準(zhǔn)獲取冷熱循環(huán)前后凝膠形貌變化，直觀解釋低溫結(jié)晶硬化、高溫軟化貼合的形貌機(jī)理，為相變粘附理論提供直接微觀證據(jù)。

圖4-白光干涉儀測試凝膠粗糙度數(shù)據(jù)

SuperView W1 系列對標(biāo)國際一線產(chǎn)品測量精度，同時提供本土快速技術(shù)支持、免費(fèi)軟件迭代、科研定制化測量方案，近年持續(xù)走進(jìn)中科大、清華、浙大、哈工大等頂尖科研院所，在軟物質(zhì)、MEMS、半導(dǎo)體、光學(xué)、仿生機(jī)器人交叉學(xué)科廣泛落地。 本次登上《Nature Communications》頂級期刊，是國產(chǎn)白光干涉儀在軟體機(jī)器人、相變智能材料前沿領(lǐng)域標(biāo)志性應(yīng)用成果，證明中圖儀器納米級形貌測量能力完全達(dá)到國際頂刊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高端科研儀器國產(chǎn)替代關(guān)鍵一步。另外有智能表界面、機(jī)器人和人工智能方面的需求可以聯(lián)系中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院馮偉教授團(tuán)隊。