? 本報記者 李洋

在科技飛速發展的今天，智能機器人正逐漸走入人們的生活。然而，傳統剛性結構機器人在人機交互時存在安全隱患，而部分協作機器人雖然考慮了人機交互的部分場景，但依然難以滿足通用場景下人們對機器人“可靠伙伴”的期待。

西湖交互機器科技（杭州）有限公司（以下簡稱“西湖交互”），以突破性的技術成果打破了這一困境，其首創的Phi-A柔性變剛度機器臂，通過自研的力學超材料與Jamming結構設計及毫秒級動態響應算法，實現了“任務態剛性”與“交互態柔性”的自如切換，在遭遇碰撞風險時能瞬時切換至物理智能的“軟化”安全模式，構建起人機協作、人機交互的“隱形安全氣囊”，突破了傳統機器人難以兼顧安全與性能的瓶頸。這項技術突破將加速智能機器人從“協作工具”到“可靠伙伴”的進化。

據介紹，5月下旬，西湖交互將發布最新產品序列為HARET Robot系列的類人形整機。

超材料與變剛度的奇妙融合

西湖交互孵化自西湖大學講席教授姜漢卿的跨力學實驗室，其技術實力，是創始人姜漢卿深厚的學術積淀。

姜漢卿表示，在新型柔性變剛度機器臂的研發中，超材料是其核心亮點之一。

超材料的獨特之處在于，其性能并非由微觀分子結構決定，而是取決于宏觀結構設計。“這就像一張柔軟的普通紙張，在未折疊時，幾乎沒有承載能力，輕輕一彎就會變形；然而，當紙張通過特定方式折疊后，它的硬度會大幅度提升，能夠承受一定的重量。”姜漢卿以折紙為例，生動地解釋了這一概念：這是因為結構的承載能力不僅與材料本身的硬度（剛度）相關，還與結構的抗彎剛度密切相連。在材料不變的情況下，僅僅是結構的改變，就導致了剛度的顯著變化，這便是超材料通過設計結構改變宏觀性能的原理。

姜漢卿科研團隊自2013年起就將“折紙”靈感引入工程應用，并將其成果應用于機器人材料的研發中。在新型柔性變剛度機器臂的關鍵部件中運用類似“折紙”的結構設計，使原本柔軟的材料在特定條件下能夠實現性能轉變，為機器人功能的實現奠定了基礎。

解決了材料的問題之后，如何實現新型柔性機器臂的“變剛度”？姜漢卿表示，在這款產品中主要采用了Jamming結構設計真空阻塞方法。

“打個比方，當大米被密封在真空包裝袋中時，在大氣壓的作用下，大米顆粒之間相互擠壓，摩擦力增大，整個米袋變得堅硬；而一旦剪開袋子，空氣進入，大米之間的摩擦力減小，米袋就會迅速變軟，這就是利用摩擦力實現‘變剛度’效果即阻塞機制的體現。”姜漢卿表示。

在柔性變剛度機器臂中，多穩態結構與阻塞機制相結合使得“變剛度”的實現更為巧妙。

與傳統依賴軟件緊急制動的機器人不同，西湖交互的新型柔性變剛度機器臂具有獨特的物理智能。“它通過機械結構或材料本身的特性直接產生反應。”姜漢卿介紹說，機械臂外層是充正壓的氣囊，內層是抽負壓的腔室，兩者通過一個受氣壓變化率影響的氣閥連接。在正常交互時，如輕柔地觸摸、擁抱，氣壓變化緩慢，氣閥關閉，機械臂保持內部硬、外部軟的狀態；而當遭遇碰撞等突發情況后，氣壓變化率急劇上升，氣閥迅速打開，外部氣體快速進入內層，使機械臂瞬間變軟，反應時間小于一秒鐘，這種物理智能為安全交互提供了更可靠的保障。

“我們即將發布的類人型整機，是介于人形機器人和無人車之間最高性價比的機器人方案，在技術上通過使用成熟的SLAM相關雷達、導航性能，在點對點導航、避障等方面相較人形機器人極具優勢，并且在成本和姿態穩定上都具有極大優勢。”姜漢卿說，相比去年發布的純機械臂，類人形整機驗證了“可變剛性機械臂在類人形整機上具有同剛性機械臂一致的任務性能”，同時在材料和結構上更具有安全和成本優勢。

開辟人機共融新場景

未來智能機器人要真正融入人類世界，人機交互的安全性和成本控制是關鍵。然而，當前市面約95%的智能機器人采用剛性結構，雖然在工廠、物流等限定場景發揮效能，卻因安全風險與高昂的成本而難以走進人類生活空間。

機器人要真正成為人類的伙伴，必須具備人類生命的交互本能——物理智能，而非依賴軟件緊急制動。如同人類觸碰高溫物體時瞬間縮手的反射弧，物理智能通過機械結構或材料本身的特性（如柔性關節、彈性材料）直接產生反應，減少依賴軟件計算的延遲。

姜漢卿說，西湖交互的新型柔性變剛度機器臂，在遇到碰撞風險時能瞬間切換至“軟化”安全模式，構建起人機協作、人機交互的“隱形安全氣囊”。這種特性使得機器人在家庭、醫療、康養等與人密切接觸的場景中能夠安全運行，為機器人的廣泛應用開辟了新的空間。

此外，該機械臂材質輕盈，對電機負載性能要求更低，從而降低了成本。目前，它能夠適配市面上90%的通用人形機器人，為具身智能機器人的發展提供了創新解決方案。

姜漢卿指出，過去的工業機械臂只能執行單一、預先編寫好的動作程序，如汽車制造中的擰螺絲、安裝部件等。而通過AI算法訓練的新型柔性變剛度機器臂，具備一定的學習和適應能力，例如可以抓取不同形狀、位置的物品，如杯子、手機等。雖然目前AI訓練機器人成本較高，需要大量顯卡（GPU）等硬件資源進行計算，但這是實現機器人復雜功能和智能化發展的必經之路，也是未來機器人領域的發展趨勢。

可以想象這樣的未來：清晨，搭載情感感知系統的機器人管家遞上溫度適宜的咖啡；獨居老人起身時，柔性機械臂及時托扶，陪伴其安全行走；當主人情緒低落，仿生織物手臂會主動給予溫暖擁抱……這些曾存在于科幻電影中的場景，正隨著機械臂技術的突破逐漸成為現實。從“冰冷工具”到“智能伙伴”，人機交互的未來，已然觸手可及。

姜漢卿表示，接下來，西湖交互希望將變剛度推向極致，使其在硬態時能夠接近甚至達到傳統鋼質機械臂的強度，在軟態時又可以對折；同時還可實現多模態功能，如為機械臂添加加熱功能、感知功能等，使其具備類似電子皮膚的能力，能夠敏銳地感知外界的觸摸、壓力等信息，從而實現更好的人機交互。