仿生学

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科研人员研发治疗粉碎性骨折的“胶水”
人民日报· 2025-09-21 22:09
一次,浙大邵逸夫医院骨科副主任林贤丰了解到跨海大桥底部附着的牡蛎,虽经风浪冲刷,仍与桥体紧 紧粘在一起。"能否在人体环境中创造类似的可能?"受仿生学原理的启发,他明确了方向。 研发过程克服了重重困难。首先是材料的选择,需要找到能在血液环境中快速形成强力黏合且生物相容 性优异的复合材料;其次是工艺的创新,必须建立标准化、可复制的制备流程,满足临床应用需求;此 外,还需通过严格试验证明其在体内的长期稳定性与安全可吸收性。 本报电 (记者刘军国)近日,浙江大学医学院附属邵逸夫医院研发出能够在人体血液环境中实现即时 强效黏合的骨胶水材料,为粉碎性骨折患者带来新的治疗模式。 经过临床试验研究,该院联合国内多家医疗机构,成功完成针对粉碎性骨折黏合治疗的多中心随机对照 临床研究入组,骨胶水"骨02"在150余例受试患者中展现出良好的安全性和有效性。 骨折是临床上常见的损伤,目前,主要应用螺钉、钢板等金属内固定物进行治疗。"对于伴随众多细小 碎骨块的粉碎性骨折,临床治疗仍面临巨大挑战。"浙大邵逸夫医院骨科主任范顺武介绍,应用传统金 属固定方法,固定小骨片过程不仅费时费力,而且易导致骨碎片在操作中丢失或被吸收,最终影响骨愈 合 ...
西湖大学姜汉卿教授团队:全新电磁弹性体驱动机制让微型机器人能爬会跳,低功耗闯荡复杂环境
机器人圈· 2025-08-19 10:07
机器人技术与应用 - 传播企业信息和市场行情,推动行业技术进步,搭建产学研交流平台 [2] - 宣传报道国内外机器人技术领域最新技术、成果和信息,促进企业转型升级 [2] 仿生肌肉技术突破 - 西湖大学姜汉卿教授团队受昆虫肌肉收缩机制启发,研发出革命性柔性驱动机制 [4] - 该机制使硬币大小的微型机器人能自主爬行、游泳、跳跃,适用于搜救、勘探和医疗等领域 [4] - 成果发表在《自然·通讯》期刊,标题为"Muscle-Inspired Elasto-Electromagnetic Mechanism in Autonomous Insect Robots" [4] 传统电机局限性 - 传统自主机器人受限于刚性电机或"人工肌肉"技术,难以微型化或依赖高压电、强磁场等特殊环境 [7] - 姜汉卿团队设计电磁弹性体驱动(EEM)机制,利用弹性力和静磁吸力平衡实现类似肌肉收缩的运动 [7] EEM机制特性 - EEM具有"双稳态"特性,只需很少能量就能在"开"或"关"状态下稳定保持 [9] - 突破柔性微型系统中传统驱动方式的性能瓶颈,实现高输出力、大形变与低电压驱动的有机统一 [9] - 核心设计为弹性体聚合物材料嵌入微小磁体和线圈构成的电磁系统,模拟生物肌肉收缩特性 [11] - 瞬时输出力约210 N/kg,收缩率高达60%,响应速度每秒60次,驱动电压低于4伏 [11] - 能承受数百万次反复运动,从30米高度跌落仍完好 [11] 微型机器人实战表现 - 研发多款昆虫大小软体机器人原型,包括蠕动式爬行机器人、自驱动游泳机器人、自驱动跳跃机器人 [13] - 机器人能在粗糙岩石、松软土壤、光滑玻璃等多种表面自主爬行,在实验室水槽和自然河流中游泳 [14] - 野外测试展示强大环境适应性和自主导航能力,为实际应用扫清关键障碍 [14] - 应用前景覆盖搜救行动、险境侦察、医疗辅助、关键区域监测等多个领域 [14] 行业动态 - 机器人行业上市公司2024年报出炉,55家机器人上市公司2023年报显示行业洗牌加剧 [16] - 人形机器人量产爆发,价格战火爆来袭,机器人与AI打通迎机遇 [16] - 国际快讯包括螳螂虾仿真机器人、新型机器人装置、可扩展振动式压电机器人等 [16]
比人手更抗造?WRC上这家公司500克仿生灵巧手能抓10KG,成本骤降40%!
机器人大讲堂· 2025-08-09 03:06
文章核心观点 - 赛博格机器人公司推出的Cyborg-H01仿生腱绳灵巧手通过仿生学设计解决了工业场景对高负荷、高耐久、抗冲击和成本可控的核心需求 其腱绳驱动结构和材料选择在性能、可靠性和效率方面显著优于传统方案 有望重塑工业机器人末端执行器的技术路径 [4][6][20] 工业场景需求特性 - 工业灵巧手需承受高负荷作业 单指尖受力要求达10N以上 夹持力需40N以上 且具备抗冲击和数月甚至数年的持续稳定运行能力 [3] - 成本控制是关键制约因素 传统高精尖产品价格达数十万元难以规模化普及 [3] - 应用场景涵盖新能源汽车线束抓取、物流分拣不规则包裹及电力行业狭小空间精密操作 [3] Cyborg-H01产品性能 - 重量仅500克 尺寸接近人类手掌(腕宽40mm/手宽105mm/手长235mm) 可抓取10kg重物 单指尖受力10N 夹持力40N 自锁性能8kg [6] - 采用16自由度设计(6主动+10欠驱动) 四指弯曲超90° 拇指横向旋转大于130° 支持近百种手势适应不同物体形态 [6] - 工作电压12V下静态电流仅60mA 能耗效率优异 [6] 技术架构创新 - 核心采用仿生筋腱结构 通过特制线缆模拟肌腱收缩运动 配合回位弹簧实现手指灵活转动 替代传统电机或连杆驱动 [7] - 腱绳驱动方案使用高功率密度微型无刷空心杯电机结合蜗轮蜗杆减速增扭 单电机可驱动三关节运动 大幅简化结构 [8] - 超高分子量聚乙烯纤维绳作为核心材料 经20万次测试 负载能力超10kg 耐疲劳性优异(数万次测试后强度衰减<5%) [14] 仿生设计优势 - 结构借鉴人类手部筋骨协同原理 通过腱绳形变吸收冲击力 关节分散受力 1米跌落测试后仍保持正常操作能力 [16] - 较传统20+自由度产品 操作能力相当但重量减轻近一半 成本降低40%以上 [13] - 自适应能力突出 无需预编程即可根据物体轮廓自动调整抓取姿态 在物流分拣场景效率显著提升 [12] 团队技术积淀 - 核心团队拥有欧盟仿生机器人领域研发经验 首席科学家董典彪曾主导AXILES BIONICS项目的智能动力关节研发 [17] - 技术理念源于六足机器人及动力外骨骼研究 采用"结构仿生+控制仿生"双轮驱动模式 [18][20] - 动态能耗建模理论被MIT等机构引用 通过弹性形变回收能量实现节能优化 [19] 行业应用前景 - 产品覆盖95%以上工业操作需求 特别适用于汽车焊接、电力巡检等复杂环境 [9][16] - 仿生设计有望突破工业自动化末端执行器的性能瓶颈 推动机器人在多变场景中的高效应用 [20]
聚杰微纤20250718
2025-07-19 14:02
纪要涉及的公司 聚杰微纤 纪要提到的核心观点和论据 - **业务布局** - 公司主营聚酯纤维超细纤维生产,在固态电池隔膜、防水透气膜、生物质面料及氢燃料电池隔膜等新兴领域有探索,与主业协同性强且占据优势[2][11] - 新兴方向布局集中在人造肌肉和仿生机器人领域,还涉足固态电池领域[3] - **客户结构** - 迪卡侬是最大客户,贡献约一半营收;苹果占比约 15%;汽车领域占比约 10%,电子和汽车领域有望高增长[2][5] - **人造肌肉技术** - 原理是仿生模拟肌肉收缩,受外部刺激偏移实现主动收缩,与电机加丝杠组合类似[6] - 优点是轻量、小型、力重比大、低噪音、低成本;缺点是精度低、无法承重,但在人形机器人应用中可弥补[3][6] - 适用于机器人脸部和手部,能提升交互体验,可与现有电机结构搭配实现更多自由度[7] - 对算法要求高,企业需重新组织人员和布局技术路线,目前正与头部客户合作推进算法端布局[2][8][9] - 短期在特定工业场景应用贡献利润概率高,中长期与机械结构机器人并存发展,C 端优势明显[4][12] - **固态电池隔膜** - 与下游头部客户合作开发产品,在厚度、抗拉性和孔隙率等指标表现优异[2][10] - 可降低生产成本、缓解电解质与电极界面抗阻,硫化物有望成主流技术路径,能贡献较大业绩弹性[10] - 固态电池行业处于产业爆发前期,公司在核心部件隔膜上占据重要卡位优势[4][13] 其他重要但是可能被忽略的内容 - 公司主要产品包括超细纤维制成品、超细纤维仿皮面料、超细纤维功能面料和超细纤维无尘清洁制品,广泛应用于纺织、电子、汽车等行业[4]
仿珍珠母新材料可“隐身”能防护
科技日报· 2025-06-12 01:00
仿珍珠母新材料研发 - 中国科学技术大学俞书宏团队研发出结构功能一体化设计的仿珍珠母复合材料,具备颜色可调性、透波性能、轻量化、高强度、高韧性及抗冲击性能 [1] - 该材料通过双氧化物界面设计策略制备,采用自蒸发组装与高温烧结方式,构建氧化铝微米片间的矿物桥结构以提升机械强度和韧性 [2] - 复合材料断裂韧性达商用氧化铝陶瓷的3倍以上,冲击能量吸收能力为商用氧化铝陶瓷的4倍以上 [2] 材料性能与设计创新 - 材料通过固相反应调控界面化学成分实现可控着色,同时基于珍珠母结构提出电磁波传输设计理念,三重结构协同作用(层状陶瓷框架、低介电常数聚合物、无定形二氧化硅矿物桥)实现高效透波性能 [2] - 设计整合机械性能与功能特性,突破传统工程材料在力学性能与功能集成方面的难题 [1][2] 应用前景 - 研究为兼具"隐身"与防护性能的仿生层状结构材料研发提供新路径,适用于需要机械鲁棒性、色彩伪装和透波功能的多维性能场景 [2] - 自然界生物"铠甲"(如珍珠母)的仿生设计启示为现代工业防护材料开发提供重要方向 [1]
机器人的灵巧手怎样炼成
新华社· 2025-05-21 02:06
机器人灵巧手技术发展现状 - 灵巧手被视为机器人进入日常生活的"最后一厘米",其精密程度远超想象,是科学、工程和创新的综合挑战[1] - 人类手部仅占体重1/150却控制全身逾半数运动功能,当前机器人灵巧手已能实现21个自由度的多角度操作(如拧瓶盖、捏鸡蛋)[2] - 现代灵巧手通过触觉/力传感器实现多模态感知,突破视觉交互局限,但与人手13种基本功能相比仍存在差距[2][3] 灵巧手技术架构 - 系统由四部分构成:传感器系统(皮肤神经)、控制系统(大脑)、驱动系统(肌肉)、传动系统(筋腱)[4] - 传动与感知是核心技术点,例如"端咖啡"动作需协调视觉/触觉/力觉系统判断运动幅度和力度[6] - 行业采用仿生学路径,将机器人本体结构与智能控制自然联通,实现骨骼关节运动的精密模拟[4] 技术突破瓶颈 - 小型化难题:每增加自由度需嵌入驱动器,特斯拉等企业尝试将驱动系统移入手臂,国内厂商优化芯片布局[7] - 敏捷性不足:现有电机响应速度导致延迟,部分企业通过电容式传感器实现无接触预判(视觉反应时间达200毫秒)[7] - 成本三角悖论:需平衡性能/成本/可靠性,量产被视作降低成本的关键路径,市场接受度提升将推动普及[7][8] 行业演进方向 - 通过大规模任务训练积累数据,优化感知策略,类比儿童从抓挠到弹钢琴的技能发展过程[8] - 应用场景向高端延伸,包括手术缝合、危险环境作业等对精细操作要求极高的领域[6] - 工业领域已实现基础抓取功能,消费级产品需突破拟人化操作瓶颈才能打开市场空间[2][6]