摘要：

近期，中山大学先进制造学院及航空航天学院的吴嘉宁副教授，与大连理工大学工程力学系的彭海军教授合作，创新性地提出了一种基于可预编程刚度的仿生连续型机器人，旨在解决传统连续型机器人因材料均匀性而导致的弯曲构型单一问题。这一突破性成果不仅丰富了连续型机器人的变形能力，更显著增强了它们与多变曲率环境的适应性。

关键技术创新：

• 智能局部刚化机制：借鉴象鼻在不同环境需求下通过肌肉调控实现局部刚化的自然行为，研究人员设计出一种能够预先编程刚度的连续型机器人。象鼻通过肌肉调节，实现了连续结构的离散化，形成了多个具有不同弯曲特性的节段，从而展现出强大的环境交互能力。

• 张拉整体结构的应用：采用张拉整体结构构建连续型机器人，通过精准调控内部弹性元件的刚度，实现对机器人局部刚度特性的预编程。即使在有限的驱动器数量和相同的驱动准则下，也能有效克服材料均匀性带来的变形局限性，增强机器人的灵活性和适应性。

实验验证与应用潜力：

• 弯曲构型调控实验：通过位置坐标有限元法建立力学模型，对比不同刚度梯度下的数值仿真结果，证明了预编程刚度对连续型机器人弯曲构型的有效调控，展示了多种非等曲率的弯曲模式，极大地扩展了机器人的变形范围和适应性。

• 实际应用案例：利用3D打印技术，制作了一款12模块串联的连续型机器人。在相同驱动条件下，该机器人成功展现出O、J、L、V、U五种不同的弯曲构型，显著提高了与变曲率环境的共形交互能力。同时，其仅需3个舵机驱动的设计，简化了控制系统，降低了成本。

未来展望：

该连续型机器人的开发不仅为探索复杂的非结构化工作环境提供了新思路，还展示了其在管路探测、环境监测等领域的巨大潜力。通过集成视觉、温度、有害气体浓度等传感器，进一步拓展了机器人的功能，使其成为解决实际工程问题的强大工具。

引用信息：

• 论文标题：A Preprogrammable Continuum Robot Inspired by Elephant Trunk for Dexterous Manipulation
• 作者：Jie Zhang, You Li, Ziyun Kan, Qiufeng Yuan, Hamed Rajabi, Zhigang Wu, Haijun Peng, Jianing Wu
• 期刊：Soft Robotics
• 网址：https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/soro.2022.0048
• DOI：10.1089/soro.2022.0048