2026年1月，南京林業(yè)大學機械電子工程學院磁流變液柔順執(zhí)行器實踐調研團隊，在指導教師王書友帶領下，赴江蘇省南京市開展為期十天的“返家鄉(xiāng)”社會實踐調研。團隊深入江寧經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)、江北新區(qū)智能制造產(chǎn)業(yè)園、麒麟科技創(chuàng)新園，走訪埃斯頓自動化、匯川技術、南京韻鼎機電工程有限公司等10余家機器人產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，圍繞人機協(xié)作安全議題，開展技術交流與產(chǎn)業(yè)需求調研。 　　近年來，隨著機器人在工業(yè)制造、商業(yè)服務、醫(yī)療康復等領域加速普及，人機共處同一空間的安全性問題日益凸顯。2026年春節(jié)期間，某商場內(nèi)一臺展示中的機器人與清潔工發(fā)生意外碰撞，導致人員跌倒，引發(fā)公眾廣泛關注。國際機器人聯(lián)合會2025年發(fā)布的《全球機器人安全報告》顯示，2021年至2025年間，全球共報告人機協(xié)作事故327起，其中因機器人關節(jié)剛性沖擊導致的傷害占比達63%。精密裝配領域，剛性沖擊帶來的不良率約為2%至5%，成為制約企業(yè)提質增效的重要瓶頸。
　　“傳統(tǒng)位置控制的精度再高，也無法從根本上替代物理柔順。”在南京韻鼎機電工程有限公司，技術主管向團隊展示了精密裝配場景的測試視頻。當機械臂試圖將微型軸承壓入軸孔時，由于定位誤差或工件尺寸公差，頻繁出現(xiàn)卡滯或過盈損傷。該技術主管表示，如果磁流變執(zhí)行器能實現(xiàn)毫秒級剛度調節(jié)，在碰撞瞬間切換至柔順狀態(tài)，將從材料層面解決剛性沖擊問題。
　　磁流變液是一種可在液態(tài)與固態(tài)間實現(xiàn)毫秒級可逆轉化的智能材料：無磁場作用時呈現(xiàn)液態(tài)自由流動特性，施加磁場后可在毫秒級時間內(nèi)粘度驟增、轉變?yōu)轭惞虘B(tài)，且這一過程完全可逆。團隊將該材料應用于機器人肘關節(jié)、膝關節(jié)、腕關節(jié)等關鍵部位，實現(xiàn)關節(jié)剛度的主動調控——正常作業(yè)時保持剛性以承載負荷，意外碰撞瞬間切換至柔順狀態(tài)以緩沖吸收沖擊。
　　經(jīng)實驗室測試，團隊研發(fā)的磁流變執(zhí)行器響應時間小于15毫秒，較傳統(tǒng)串聯(lián)彈性驅動器方案提升近一個數(shù)量級。在碰撞模擬實驗中，搭載磁流變關節(jié)的機械臂與人體的接觸力可控制在150牛頓以內(nèi)，低于國際標準ISO/TS15066規(guī)定的200牛頓疼痛閾值。實驗數(shù)據(jù)表明，從材料層面實現(xiàn)物理柔順的技術路徑具有顯著可行性。 　　調研期間，團隊系統(tǒng)梳理出當前機器人關節(jié)領域的三大核心痛點。其一，剛性沖擊問題導致精密裝配損傷率居高不下。其二，現(xiàn)有柔順方案存在明顯局限：串聯(lián)彈性驅動器方案結構復雜、體積大、響應慢；力控方案對傳感器精度要求高、算法復雜、成本居高不下。其三，高端執(zhí)行器仍嚴重依賴進口，精密減速器國產(chǎn)化率雖有提升，但高精度伺服電機、力矩傳感器等核心部件領域，進口品牌仍占據(jù)主導地位。
　　基于調研成果，團隊提出面向產(chǎn)業(yè)實際的三大應用方案。
　　協(xié)作機器人關節(jié)模塊方面，針對制造業(yè)場景開發(fā)可直接替換現(xiàn)有剛性關節(jié)的磁流變模塊，實現(xiàn)產(chǎn)線設備柔順化改造，重點突破精密裝配、打磨、拋光等需要力控的作業(yè)環(huán)節(jié)。
　　醫(yī)療康復外骨骼執(zhí)行器方面，利用磁流變液的柔順特性，使外骨骼能夠適應人體自然運動，避免剛性機構帶來的二次損傷，并通過剛度調節(jié)匹配不同康復階段的需求。
　　服務機器人安全關節(jié)模塊方面，面向商場、醫(yī)院、社區(qū)等人機共融場景構建主動安全關節(jié)，在機器人意外接觸人體時毫秒級切換至柔順狀態(tài)，從物理層面保障交互安全。
　　“在實驗室我們關注磁場強度、響應時間、剛度變化等技術參數(shù)，在企業(yè)車間我們看到這些參數(shù)如何轉化為良品率、能耗指標和工人安全。”團隊成員李仕偉表示，此次調研讓團隊切身體會到科研必須回應真實世界需求。從技術參數(shù)到實際應用，從樣品研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化落地，材料穩(wěn)定性、成本控制、可靠性驗證等一系列課題需要持續(xù)攻關。
　　目前，團隊已與企業(yè)簽訂意向訂單，計劃依托南京機器人產(chǎn)業(yè)生態(tài)推進中試驗證與場景試點。

　　（通訊員 蘇宇 李雨珂）