人工肌肉是仿照动物肌肉功用的新式驱动器，多用于软体/柔性机器人，对未来更具人机亲和力的仿生机器人的开发具有极点重大意义。在很多人工材猜中，液晶弹性体（LCE）具有与天然肌肉相似的可逆线性驱动应变能力。最近的研讨标明，当LCE制成纤维时，其较大的比表面积使其能够在必定程度上完结与天然肌肉相似的超快速驱动。但是，单根纤维无法为实践运用供给满足的力气，多根纤维兼并运用时驱动速度会因为比表面积的减小而下降。因而，人工肌肉现在还未能以实践运用的尺度完成与动物肌肉适当的快速线性驱动。此外大多数根据智能资料（包含LCE）的人工肌肉的环境适应性有限，首要运用在场景局限于空气环境中，难以像水生动物的肌肉相同支撑软体机器人的水下运动。即使已有根据介电弹性体的人工肌肉完成了深海驱动，但其线性变形有限，而且受到损坏时会快速失效，作业鲁棒性缺乏。

  近来，北京大学工学院刘珂研讨员课题组在世界顶尖期刊Advanced Materials杂志上宣布了题为“Knotted Artificial Muscles for Bio-mimetic Actuation under Deepwater”的研讨论文。工学院博士研讨生陈雯慧为该论文榜首作者，刘珂，中国科学院沈阳自动化所副研讨员王聪，北大资料科学与工程学院教授杨槐为一起通讯作者。该论文提出了一种新的人工肌肉结构的规划准则，使用液晶弹性体（LCE）制作了具有优胜驱动功能的仿生绳结人工肌肉（图1）。

  受生物肌肉的分级结构的启示，该研讨将3D打印制成的LCE纤维组成一股，再与柔性加热丝线编织成特别的绳结结构，制备成完好的人工肌肉束，以发生可扩展的驱动力。其间，平结的绳结结构为LCE人工肌肉带来了额定的结构缩短，使其展示出比较简略并联LCE纤维更快、更大的驱动。 这样的平结人工肌肉还具有强壮的环境适应性，不只能在浅水环境下完成较快的驱动，还能在3000m水深的等效水压下完成1Hz安稳循环驱动。该研讨标志着根据LCE的柔性驱动器初次在如此极点的环境下完成驱动，拓宽了LCE人工肌肉的运用环境，为后续研讨指引了方向。除此之外，这样的仿生绳结人工肌肉在LCE纤维被悉数损坏后还能完成20%的驱动应变，展示出了优异的损害耐受性。仿生绳结人工肌肉的这些一起优势，尤其是高驱动应变、鲁棒性以及深水适应性，为构建轻量、智能、高适应性的水下机器人供给了全新的动力源。

  而且，因为这样仿生绳结人工肌肉是受电驱动的，所以也可用于长途操作手术器械。因而，刘珂课题组开发了受绳结人工肌肉驱动的和婉组织，可用于长途操作体内手术。通过拓扑优化规划后的和婉组织被含有多根LCE纤维的绳结人工肌肉驱动时，能转化出不同方向的位移/力，在模仿环境中完成给药、缝合等操作（图2），而且加载绳结人工肌肉的和婉组织作为全柔性组织不会损伤生物内部器官，非常安全，展示出了在长途体内手术中的强壮适应性。该研讨以“Active compliant mechanisms for optimized actuation by LCE-based artificial muscles”为题宣布在了世界力学范畴威望期刊Mechanics of Materials上。工学院博士研讨生陈雯慧为该论文榜首作者，工学院硕士研讨生王睿成为一起作者，工学院研讨员刘珂为通讯作者。

  这两项研讨得到了“十四五”国家重点研制方案青年科学家项目、国家自然科学基金面上项目，以及北京大学中心高校根本科研业务费的支撑。

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