能生长能上天的中国机器人来了 仿人体骨骼设计

　　据媒体报道，受人体骨骼启发，南方科技大学王宏强教授团队近日研发出一种可生长、可变形、并能灵活移动的软体人形机器人——GrowHR，为人形机器人的发展提供了全新的柔性化思路。

　　与传统刚性机器人不同，GrowHR的核心设计源于对人体骨骼的仿生。骨骼所具有的生长性、轻质高强和吸收冲击等特性，启发了团队研发一种基于气动膨胀结构与多维稳定机制的新型柔性机构。

　　该机构以柔软的PVC气室实现变形，外部包裹不可拉伸的织物层以提升轴向刚度，并在两端配备刚性连接器。其重量仅350克，却可实现高达315%的伸展率。

　　基于这一创新结构，GrowHR展现出非凡的形态适应能力。其身高可在0.49米至1.36米间自由变化，甚至能从狭小的包装箱中自主“生长”至全高。为确保伸缩稳定，团队独创了同步电缆约束机构和线性导向杆，使其在变换形态时也能保持平衡。

　　为了确保充放气过程中的稳定性，研究人员还独创性地设计了同步电缆约束机构——通过四根等长电缆确保两端始终平行。加入的线性导向杆进一步增强了抗弯曲能力，让机器人在站立时也能安全地变换高度。

　　基于以上设计，GrowHR展现出了传统人形机器人所不具备的多模态运动能力，打开了更多应用场景的想象空间。

　　首先是极强的形态适应能力。它能通过变形走过仅为原身高36%的矮洞，通过收缩肚子挤过仅为原身宽度61%的狭缝，显著提升了在复杂地形中的通行性。

　　这种变形能力还解锁了一种独特的爬行模式。通过可生长连接结构与伺服电机的协同工作，GrowHR能类似蚯蚓一样蠕动，爬行速度较仅使用电机或软驱动器时提升1122倍，从而可以进入极小的洞穴。

　　不止于陆地，它的能力还延伸到了水域。由于密度仅为水的5.8%，它不仅能在水中漂浮游泳，还能负担自身16倍的重量，借助脚蹼和质量块，它甚至能实现轻功"水上漂"，可用于水上救援等、水面清理等任务。

　　由于仅重4.5千克，借助涵道风扇或无人机，GrowHR可以实现空中运输，实验中最远飞行距离达到5.5公里，展现了在偏远地区执行搜救任务的巨大潜力。

　　对于一个可能进入家庭、与人朝夕相处的机器人来说，安全永远是第一位的。GrowHR的设计从一开始就将“本征安全”刻在了DNA里。

　　虽然拥有1.36米的身高，但GrowHR重量仅有4.5公斤，不足同尺寸传统刚性机器人重量的20%。这种超轻设计意味着即使发生碰撞，其产生的冲击力也远小于传统机器人。

　　实验数据显示，GrowHR倒地时的撞击力仅为同等重量刚性机器人的1/1.7。

　　GrowHR的设计将安全置于核心。其超轻的体重(不足同尺寸刚性机器人20%)意味着即使发生碰撞，冲击力也远小于传统机器人。测试显示，其倒地撞击力仅为同等重量刚性机器人的1/1.7。它能够安全地拥抱儿童，即使意外跌倒，对人机双方风险极低，其重量甚至允许儿童轻松移动它，这为未来家庭服务机器人提供了关键的安全基础。

　　此外，其柔性结构还带来了独特的动态性能，例如腿部可在受力时存储并释放弹性能量，完成踢球等刚性机器人难以实现的灵敏动作。

　　研究团队表示，未来通过增加自由度、采用更强动力执行器并结合先进控制算法，此类机器人的自主与动态性能有望进一步提升。

　　从自主变形、多环境适应到本质安全，GrowHR仿佛让电影《超能陆战队》中的健康助手“大白”走进了现实，甚至更进一步——它不仅懂得如何安全地拥抱，还掌握了飞行、游泳、水上漂移和“缩骨”穿缝的多样技能。一个更灵活、更安全、能与人类环境深度融合的机器人未来，正在从这样的探索中逐渐清晰。