本报讯（全媒体记者 韩如意）近日，记者从中国科大获悉，其工程科学学院、人形机器人研究院孙帅帅特任教授课题组联合澳大利亚伍伦贡大学李卫华教授、中国科大贠国霖特任教授和张世武教授，成功研发了一种基于磁流变技术的手部外骨骼系统，能够极大增强手部抓握耐力与抓握力，有望服务于地震救援、工业生产等应用场景。
　　人手的抓握功能对于人类发展至关重要。受限于人手和手臂肌肉的大小，人手在承受较大重量时很快疲劳，影响地震、火灾救援等工作的开展。可穿戴的手部外骨骼机器人能够利用机械结构及致动器共同作用给予人手助力，从而增强人手功能表现，是当前机器人领域的研究热点之一。然而，现有的外骨骼研究中使用的电机、液压、气动等致动器普遍存在着输出力小、体积大和重量大等问题，难以解决大幅增强手部抓握耐力和抓握力的难题。
　　研究团队利用磁流变智能材料模量可调的特性，创新地设计了基于磁流变轴承和滚珠丝杆结构的被动致动器，在仅需5瓦功耗下实现了最高1046N的大输出力，力-功率比相较其他方案提升一个数量级，在同样输出力下节省了97.7%的能量消耗。将其应用到手部外骨骼上时，整手可提供788N的最大助力。同时，磁流变致动器在结合飞轮后，人手穿戴外骨骼可以在无需外部能量输入情况下提升41.8%的瞬时抓握力。
　　研究团队对磁流变手部外骨骼进行了地震救援模拟应用实验。在营救被压人员和运送伤员的任务中，受试者指屈肌的肌电信号幅度均大幅减小，意味着控制手指抓握的肌肉活动度大幅降低。在运送伤员任务中，受试者呼吸率相较无外骨骼情况平均降低了20%，最大运送距离提升了110%。实验表明，团队研发的磁流变手部外骨骼可大幅提升人手抓握耐力、降低重体力劳动中的运动代谢、提高救援工作任务效率，该项工作有望应用于地震、火灾救援与工业生产领域。