学科: 机械工程

具有定制微结构的机械超材料正日益改变机器人的设计和功能，能将传感、驱动、控制和计算整合到机器人身体中。本文综述了超材料设计原理（如力学启发结构、可变形结构和材料驱动功能）如何增强机器人的适应性和分布式智能，还探讨了人工智能如何在设计、建模和控制方面支持超材料机器人，推动具有复杂传感反馈、学习能力和自适应物理交互的系统发展。旨在启发业界探索超材料机器人的变革潜力，促进连接材料工程与智能机器人的创新。

标签: 人工智能 分布式智能 机械超材料 超材料机器人 适应性

纳米机电谐振器网络是多体系统的有用模拟，在传感等领域有应用。本文提出最小数据方法，通过代数分析用最少测量量化网络参数，无需先验估计或迭代，为可编程网络开发提供工具。

标签: 代数形式体系 参数分析 最小数据方法 纳米机电系统 耦合石墨烯纳米机械谐振器

能动态实时变形的软3D电磁结构在柔性电子、生物医学设备和软机器人领域应用广泛。本研究结合液态金属微流控的压缩屈曲与洛伦兹力驱动，实现快速可逆的形状变换，即使初始3D变形后仍可精确局部编程，还展示了4D电子系统应用。

标签: 4D电子系统 形状变形 洛伦兹力驱动 液态金属微流控 软3D电磁结构

传统可卷曲伸展结构难以兼顾高刚度与紧凑存储。本研究提出一种带交错折纸结构的波纹状可折叠设计，可折叠卷绕存储且承载能力强，已应用于两款可展开机器人，展现出在需紧凑性与强度的可展开机器人系统中的潜力。

标签: 交错折纸结构 可展开机器人系统 折叠卷曲设计 波纹状结构

对称性与多领域物理性质相关，实现其动态调控意义重大。本研究受模块化折纸启发，设计单自由度可重构模块，通过两套模块拼接及气囊二元加压，可逆生成全部17种二维空间群，还建立了超表面多极准连续域束缚态选择规则，为可编程超结构开辟新途径。

标签: 二维空间群 可调对称性 模块化折纸 超表面 连续域准束缚态

研究人员开发出新型碳基材料，使超级电容器储能水平堪比传统铅酸电池，且放电速度远超传统电池，目前已启动商业化进程。

标签: 储能 商业化 石墨烯 碳基材料 超级电容器

磁性软结构在非结构化环境中用途广泛，适用于微创医疗设备，但易受磁场波动、成像限制和解剖边界影响而发生意外变形。本研究通过弯曲关节实现各向异性设计，使细长磁性软结构在特定方向弯曲刚度提高约52倍，扭转刚度提高约18倍。以此为基础构建了螺旋触手、立方体等多种稳定结构，并通过蠕虫状自推进、导丝导航（插入力降低30倍）和胶囊蠕动等验证其稳健性，推动更安全可控的医疗设备发展。

标签: 医疗设备 各向异性设计 磁性软结构 结构稳定性 蠕动运动

丰富的触觉感知让机器人手能像人类一样灵活适应抓取任务。赵等人研发的F-TAC仿生手配备全手高分辨率触觉传感器，通过触觉反馈控制策略可实时调整抓取方式，展现出类人自适应抓取能力。

标签: F-TAC手 仿生机械手 自适应抓取 触觉感知

3D打印机械超材料虽性能优异，但难兼顾轻量化、强度与吸能。本研究通过材料-结构-功能一体化策略，用强韧异质晶粒铝合金打印英雄鼩鼱启发的超材料，实现跨尺度能量耗散，具有超轻（0.91±0.01g/cm³）、高相对屈服强度（17.0±0.7%）和创纪录比吸能（39.1±0.7J/g），超越多数金属超材料。

标签: 增材制造 生物启发超材料 能量吸收 铝基超材料

可编程形状变形材料在软机器人和生物医学工程中潜力巨大，但复杂3D形变的可逆精确控制仍存挑战。本文提出剪切辅助数字光处理4D打印策略，实现介电液晶弹性体（DLCE）力学各向异性的时空编程。打印的DLCE执行器在电场下展现可逆多维形变（如弯曲、扭转），并开发逆设计算法将目标3D表面转化为打印任务。亚毫米级精度重构熊猫脸、仿生植物和黄河地貌等复杂几何结构，显示在软机器人和自适应系统中的应用前景。

标签: 4D打印 介电液晶弹性体 可逆3D形变 逆设计算法