12月10日，《麻省理工科技评论》全球青年科技领袖峰会在浙江绍兴的鲁迅故里举行，“35岁以下科技创新35人”（Innovators Under 35）2020年中国区榜单在峰会上正式发布，清华大学机械工程系助理教授赵慧婵入选。

赵慧婵因其在软体机器人领域的大变形传感难题上的创新解决方案而获奖。她提出了一种基于光信号的传感方案，为软体智能假肢嵌入多模态传感功能，使智能手能够模仿人类的触觉功能。相关研究论文《基于高度可拉伸光导传感器的软体智能假肢》发表在《科学·机器人学》创刊号上，并成为该期收录的四篇研究型文章之一。

展开软体机器人研究，突破现有机器人研究范式

赵慧婵在康奈尔大学获得博士学位后，在哈佛大学工程与应用科学学院进行了博士后研究。2018年，她回到清华大学担任助理教授，并建立了一个由9名硕士和博士研究生及1名博士后组成的团队。

谈及研究初衷，她表示，尽管机器人技术已发展70多年，但许多科幻电影和小说中的技术并未实现。软体机器人技术正是为了应对这些挑战，通过新方法打破现有机器人研究的范式，拓展机器人的应用范围。

赵慧婵设计的高能量密度软体驱动器实现了全球首款由柔软“人工肌肉”提供动力的微型飞行器。此外，她还设计了一种手部软体外骨骼，集安全性、舒适度、低成本和高精度于一体，能够精确跟踪人体肌电信号。她还引入了旋转铸造法，实现了软体驱动器的一体化制造。

提出并设计一种基于光信号的高度可拉伸光波导传感器

在博士期间，赵慧婵在康奈尔大学师从Robert Shepherd教授，专注于软体机器人驱动、传感和控制技术的研究，希望将其应用于医疗康复领域。然而，传统传感器无法应对软体驱动器的大变形问题，如何获得高精度、可拉伸、性能稳定且可重复使用的传感器成为一个难题。

为了解决这一问题，赵慧婵提出并设计了一种基于光信号的高度可拉伸光波导传感器。不同于传统的基于电信号的传感器，该传感器使用的是橡胶材料，可以嵌入到软体仿生手中，不仅能够感知自身的位置和形变，还能感知外界物体的软硬、纹理、粗糙度等信息。

在这项研究中，赵慧婵与合作者自主研发了高度可拉伸的光波导材料，将其作为传感器。与传统传感器不同，这款传感器可以拉伸、弯曲甚至打结，可以嵌入到柔性结构中，赋予柔性机械手类人的强大感知功能，不仅能被动地感受到外界的接触力，还能主动触摸物体，感受其纹理、粗糙度等信息。

赵慧婵还结合软体驱动器的规模化制造技术，制造出手部外骨骼，与德国马格德堡大学莱布尼茨神经生物学研究所合作，将其用于残疾人的运动神经康复。这种集成感知和驱动功能的柔性智能假肢成本仅为300元人民币。

开发“人工肌肉”柔性驱动器

在另一项研究中，赵慧婵开发了被称为“人工肌肉”的柔性驱动器，利用静电力挤压弹性橡胶并产生形变，从而对外做功。这种驱动器尺寸灵活，可以用来驱动小型扑翼飞行器，实现其降落、悬停和可控飞行。

在博士后期间，赵慧婵师从哈佛大学的Robert Wood教授和美国工程院院士David Clarke教授，研究柔性人工肌肉介电弹性体驱动器。她所在的团队与Facebook虚拟现实实验室合作，将所设计的驱动器制成触觉传感设备，提升人与人之间的交互体验。

在与Facebook的合作中，他们开发出了功能接近生物肌肉的高能量密度柔性人工肌肉，首次实现了小于1克的微型扑翼飞行器的降落、悬停和可控飞行。这种飞行器在复杂环境中表现出较高的运行稳定性。

此外，这项研究还发现，柔性人工肌肉不仅能输出高功率，还能在机器人进行极限运动如碰撞、坠落或受阻时，保证系统的稳定性，这正是软材料赋予机器人的高鲁棒性。

大年初三临危受命，为疫情开展紧急科研

在新冠疫情爆发初期，赵慧婵临危受命，参与新冠相关项目的紧急研发。大年初二，她接到任务，要为武汉研制一个用于咽拭子采样的机器人。凭借她对柔性机械手的研究背景，她与学生一起参与这个紧急项目，负责研发柔性末端执行器和控制系统。大年初三，她带着全家，包括六个月大的女儿，从山东赶回北京，开始了这项始于春节的科研工作。

最终，赵慧婵与团队成功完成了机器人自动化采样任务，并与清华大学程京院士领衔的博奥生物集团和清华大学长庚医院合作，研制出一款咽拭子采样机器人系统，其核心部件是一个软体末端执行器。目前，该系统已经完成了20例人体采样实验。

现在，赵慧婵正与博奥生物集团合作，推动咽拭子采样机器人的量产和落地，助力疫情防控。

此外，赵慧婵还参与了清华大学刘辛军教授领导的体温筛查机器人的研制。她根据“把病原体挡在外面”的设计理念，建议根据官方门神的名字为测温机器人起名，最终命名为“荼与”（SHU YU），简称“阿荼”。

赵慧婵认为，她所研究的领域是利用智能材料、光学、电磁场和力学等多学科交叉的知识，解决机器人领域的相关问题和挑战。她希望在传统机器人领域难以解决的问题上另辟蹊径，设计出机器人触觉设备、安全交互的人工皮肤、具有容错性和变刚度特性的末端执行器。尽管这些技术看似“不那么机器人”，但在实际应用中却发挥着重要作用，并能弥补传统机器人技术的许多不足。

回顾过去，从高度可拉伸传感器到柔性人工肌肉，再到柔性变刚度末端执行器，赵慧婵一直致力于机器人创新型基础零部件的研发，并努力将这些研究成果应用于医疗康复、人机交互、传染病检测与防控、考古等多个领域。未来十年，她希望与同行共同努力，完善这些技术的产业链，将这些技术推广到机器人领域，助力机器人真正走进千家万户。