▶  本报记者 李洋

　　在科技飞速发展的今天，智能机器人正逐渐走入人们的生活。然而，传统刚性结构机器人在人机交互时存在安全隐患，而部分协作机器人虽然考虑了人机交互的部分场景，但依然难以满足通用场景下人们对机器人“可靠伙伴”的期待。

　　西湖交互机器科技（杭州）有限公司（以下简称“西湖交互”），以突破性的技术成果打破了这一困境，其首创的Phi-A柔性变刚度机器臂，通过自研的力学超材料与Jamming结构设计及毫秒级动态响应算法，实现了“任务态刚性”与“交互态柔性”的自如切换，在遭遇碰撞风险时能瞬时切换至物理智能的“软化”安全模式，构建起人机协作、人机交互的“隐形安全气囊”，突破了传统机器人难以兼顾安全与性能的瓶颈。这项技术突破将加速智能机器人从“协作工具”到“可靠伙伴”的进化。

　　据介绍，5月下旬，西湖交互将发布最新产品序列为HARET Robot系列的类人形整机。

　　超材料与变刚度的奇妙融合

　　西湖交互孵化自西湖大学讲席教授姜汉卿的跨力学实验室，其技术实力，是创始人姜汉卿深厚的学术积淀。

　　姜汉卿表示，在新型柔性变刚度机器臂的研发中，超材料是其核心亮点之一。

　　超材料的独特之处在于，其性能并非由微观分子结构决定，而是取决于宏观结构设计。“这就像一张柔软的普通纸张，在未折叠时，几乎没有承载能力，轻轻一弯就会变形；然而，当纸张通过特定方式折叠后，它的硬度会大幅度提升，能够承受一定的重量。”姜汉卿以折纸为例，生动地解释了这一概念：这是因为结构的承载能力不仅与材料本身的硬度（刚度）相关，还与结构的抗弯刚度密切相连。在材料不变的情况下，仅仅是结构的改变，就导致了刚度的显著变化，这便是超材料通过设计结构改变宏观性能的原理。

　　姜汉卿科研团队自2013年起就将“折纸”灵感引入工程应用，并将其成果应用于机器人材料的研发中。在新型柔性变刚度机器臂的关键部件中运用类似“折纸”的结构设计，使原本柔软的材料在特定条件下能够实现性能转变，为机器人功能的实现奠定了基础。

　　解决了材料的问题之后，如何实现新型柔性机器臂的“变刚度”？姜汉卿表示，在这款产品中主要采用了Jamming结构设计真空阻塞方法。

　　“打个比方，当大米被密封在真空包装袋中时，在大气压的作用下，大米颗粒之间相互挤压，摩擦力增大，整个米袋变得坚硬；而一旦剪开袋子，空气进入，大米之间的摩擦力减小，米袋就会迅速变软，这就是利用摩擦力实现‘变刚度’效果即阻塞机制的体现。”姜汉卿表示。

　　在柔性变刚度机器臂中，多稳态结构与阻塞机制相结合使得“变刚度”的实现更为巧妙。

　　与传统依赖软件紧急制动的机器人不同，西湖交互的新型柔性变刚度机器臂具有独特的物理智能。“它通过机械结构或材料本身的特性直接产生反应。”姜汉卿介绍说，机械臂外层是充正压的气囊，内层是抽负压的腔室，两者通过一个受气压变化率影响的气阀连接。在正常交互时，如轻柔地触摸、拥抱，气压变化缓慢，气阀关闭，机械臂保持内部硬、外部软的状态；而当遭遇碰撞等突发情况后，气压变化率急剧上升，气阀迅速打开，外部气体快速进入内层，使机械臂瞬间变软，反应时间小于一秒钟，这种物理智能为安全交互提供了更可靠的保障。

　　“我们即将发布的类人型整机，是介于人形机器人和无人车之间最高性价比的机器人方案，在技术上通过使用成熟的SLAM相关雷达、导航性能，在点对点导航、避障等方面相较人形机器人极具优势，并且在成本和姿态稳定上都具有极大优势。”姜汉卿说，相比去年发布的纯机械臂，类人形整机验证了“可变刚性机械臂在类人形整机上具有同刚性机械臂一致的任务性能”，同时在材料和结构上更具有安全和成本优势。

　　开辟人机共融新场景

　　未来智能机器人要真正融入人类世界，人机交互的安全性和成本控制是关键。然而，当前市面约95%的智能机器人采用刚性结构，虽然在工厂、物流等限定场景发挥效能，却因安全风险与高昂的成本而难以走进人类生活空间。

　　机器人要真正成为人类的伙伴，必须具备人类生命的交互本能——物理智能，而非依赖软件紧急制动。如同人类触碰高温物体时瞬间缩手的反射弧，物理智能通过机械结构或材料本身的特性（如柔性关节、弹性材料）直接产生反应，减少依赖软件计算的延迟。

　　姜汉卿说，西湖交互的新型柔性变刚度机器臂，在遇到碰撞风险时能瞬间切换至“软化”安全模式，构建起人机协作、人机交互的“隐形安全气囊”。这种特性使得机器人在家庭、医疗、康养等与人密切接触的场景中能够安全运行，为机器人的广泛应用开辟了新的空间。

　　此外，该机械臂材质轻盈，对电机负载性能要求更低，从而降低了成本。目前，它能够适配市面上90%的通用人形机器人，为具身智能机器人的发展提供了创新解决方案。

　　姜汉卿指出，过去的工业机械臂只能执行单一、预先编写好的动作程序，如汽车制造中的拧螺丝、安装部件等。而通过AI算法训练的新型柔性变刚度机器臂，具备一定的学习和适应能力，例如可以抓取不同形状、位置的物品，如杯子、手机等。虽然目前AI训练机器人成本较高，需要大量显卡（GPU）等硬件资源进行计算，但这是实现机器人复杂功能和智能化发展的必经之路，也是未来机器人领域的发展趋势。

　　可以想象这样的未来：清晨，搭载情感感知系统的机器人管家递上温度适宜的咖啡；独居老人起身时，柔性机械臂及时托扶，陪伴其安全行走；当主人情绪低落，仿生织物手臂会主动给予温暖拥抱……这些曾存在于科幻电影中的场景，正随着机械臂技术的突破逐渐成为现实。从“冰冷工具”到“智能伙伴”，人机交互的未来，已然触手可及。

　　姜汉卿表示，接下来，西湖交互希望将变刚度推向极致，使其在硬态时能够接近甚至达到传统钢质机械臂的强度，在软态时又可以对折；同时还可实现多模态功能，如为机械臂添加加热功能、感知功能等，使其具备类似电子皮肤的能力，能够敏锐地感知外界的触摸、压力等信息，从而实现更好的人机交互。