近日，中國科學技術大學工程科學學院、人形機器人研究院馮偉特任教授團隊，成功研發(fā)兼具電熱可控粘附、機器學習智能感知一體化的相變共晶凝膠具身智能機器人系統(tǒng)，攻克軟體抓取、爬壁機器人領域 “強粘附與可脫附難以兼顧、界面狀態(tài)無法實時感知” 長期行業(yè)痛點，相關成果以“Switchable adhesion of phase-transition eutectogels with integrated machine learning-enhanced intelligent adhesion sensing”為題，發(fā)表在國際學術期刊《自然·通訊》（Nature Communications）。

研究核心創(chuàng)新點

◆ 相變低共熔凝膠：利用低共熔溶劑構建凝膠網(wǎng)絡，通過溫度誘導的相轉變，實現(xiàn)凝膠在結晶態(tài)（高模量、強粘附）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

◆ 機器學習增強傳感：集成機器學習算法處理凝膠的電信號，實現(xiàn)智能粘附感知。系統(tǒng)能實時解耦粘附力信號，精準判斷接觸狀態(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：在粗糙或多孔表面上實現(xiàn)了高達1700 kPa的粘附強度，且具備優(yōu)異的環(huán)境穩(wěn)定性（低揮發(fā)、耐脫水）。

圖3-三足爬墻機器人的設計制作及運動控制和感知

要厘清 “熔融 - 結晶相變如何改變界面接觸形態(tài)、微觀紋理與粘附力的定量關聯(lián)”，必須實現(xiàn)納米級三維形貌無損表征。微觀界面形貌數(shù)據(jù)是論文分子動力學仿真、粘附力學模型建立的核心實驗依據(jù)，在該項前沿材料與機器人交叉研究中，中圖儀器 SuperView W1 白光干涉儀作為核心微觀形貌表征設備，發(fā)揮了關鍵數(shù)據(jù)支撐作用。

團隊需要對比 20℃結晶態(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 粗糙度重復性，非接觸式測量不會劃傷柔軟凝膠表層，精準獲取冷熱循環(huán)前后凝膠形貌變化，直觀解釋低溫結晶硬化、高溫軟化貼合的形貌機理，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 系列對標國際一線產品測量精度，同時提供本土快速技術支持、免費軟件迭代、科研定制化測量方案，近年持續(xù)走進中科大、清華、浙大、哈工大等頂尖科研院所，在軟物質、MEMS、半導體、光學、仿生機器人交叉學科廣泛落地。 本次登上《Nature Communications》頂級期刊，是國產白光干涉儀在軟體機器人、相變智能材料前沿領域標志性應用成果，證明中圖儀器納米級形貌測量能力完全達到國際頂刊實驗數(shù)據(jù)標準，實現(xiàn)高端科研儀器國產替代關鍵一步。另外有智能表界面、機器人和人工智能方面的需求可以聯(lián)系中國科學技術大學工程科學學院馮偉教授團隊。