随着仿生学和人工智能的发展，机器人已经从工业应用发展到与人类日常生活密切关联，其情绪状态表达可以作为人与机器之间友好交流的有效工具。因此，具有情绪反馈的人工肌肉对于机器人的智能化、人机交互的发展至关重要。近日，深圳北理莫斯科大学/上海大学巫金波教授团队在国际学术期刊Advanced Materials Technologies（IF: 6.8，JCR 1区）上发表封面论文“Mimicking Emotional Chinese Calligraphy Using a Variable Stiffness Flexible Gripper”。该论文上海大学为第一单位，材料基因组工程研究院博士生韩宇兵为第一作者，巫金波教授为通讯作者。

柔性夹持器需要具有可调刚度，以确保在不可预测的环境中的稳定性和效率，但实现致动和刚度调控通常会导致结构复杂性和响应性问题增加。本研究通过在有机硅弹性体中引入尿素层包裹的钛氧基草酸钡（BTRU）微纳米颗粒，获得了具有高介电和高电流变性能的巨电流变介电弹性体（GERDE），可同时实现电致致动与剪切模量增加，获得“一石二鸟”的效果。在低电场下，GERDE比现有的传统介电弹性体（DE）致动器（如PDMS和VHB4910）表现出更好的致动性能（面积应变率为33%）和ER性能（存储模量增量为1.5 MP）。与此同时，进一步证实了GERDE在驱动和刚度调谐的功能耦合能力，与报道的柔性抓手相比，基于GERDE执行器的刚度自适应柔性驱动器（SAFA）仿生柔性抓手具有增强的驱动、刚度调节能力（即刚度提高2.4倍）、快速响应（≈180 ms）和耦合效果。

相较固定式的机械结构，SAFA仿生抓手采用仿生手指控笔更接近真实书法书写中的灵活性与艺术性。通过调控电场和频率，SAFA仿生抓手可实现对 “兰亭集序”书法中“之”字书写，分别对应“极视听之娱”、“及其所之既倦”、“每览昔人兴感之由”。书法作品的三个“之”拥有不同的书写笔迹，但也分别表达作者当时的乐、倦、哀三种情感。因此我们课题组利用先进的变刚度人工肌肉材料获得的仿生抓手能够像人类一样表达情感，实现传统书法艺术的现代化呈现。本工作为实现机器人致动器可变刚度和情感传递的集成提供了思路和方法。

此工作得到了之江实验室重点研究项目（N.O. 2021PE0AC02）的资助。

封面链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202470051

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202302126