比翱研究院丨《Science Robotics》综述：超材料机器人

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比翱研究院丨ProBiot+速度：AI/ML加速材料物理工程创新

超材料正在为机器人技术开辟新的领域：机器人本体不再是被动的，而是能够主动参与感知、驱动、控制乃至计算。该项科研方向位于材料科学、力学、机器人学和人工智能的交叉领域，此篇综述将激发更多跨学科的探索。

具有定制微结构的机械超材料正日益影响着机器人的设计和功能，使得传感、驱动、控制和计算能够集成到机器人本体中。此项工作概述了超材料设计原则：受力学启发的架构、形状可重构结构和材料驱动的功能，如何增强机器人的适应性和分布式智能。探讨了人工智能如何支持超材料机器人的设计、建模和控制，从而推进具有复杂传感反馈、学习能力和自适应物理交互的系统发展，加速自适应、多功能和具身智能机器人的开发。此项工作旨在启发业界探索超材料机器人的变革潜力，促进弥合材料工程和智能机器人之间鸿沟的创新。

该成果于2025年11月19日以题为“Metamaterial robotics”发表在《Science Robotics》上。本文第一作者为Xiaoyang Zheng，通讯作者为Jamie Paik、Xiaoyang Zheng。

此项工作概述了三个关键设计原则如何重塑机器人技术：

- 受力学启发的架构

可编程晶格、拉胀材料和多稳态结构能够实现轻量化、高性能和高能效的机器人系统。

- 可重构形状结构

折纸、剪纸和基于接触的耦合技术能够实现大幅度的可逆形状变换和多模态运动。

- 材料驱动的功能

智能和多材料超材料能够将感知、驱动和逻辑功能直接集成到机器人本体中。

图文快览

用于机器人的超材料发展时间表

人形超材料机器人概念图

用于机器人的超材料设计原理

基于力学启发式结构的超材料机器人

基于形状可重构结构的超材料机器人

基于响应型超材料的超材料机器人

基于多材料超材料的超材料机器人

原文来源：Science Robotics，19 Nov 2025，Vol 10, Issue 108；DOI: 10.1126/scirobotics.adx1519；Metamaterial robotics

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