軟性機器人模仿螳螂蝦拳擊與跳蚤跳躍，增添強大動力

一個研究團隊從自然界的原理中獲得靈感，開發出了「超彈性扭矩逆轉機制」（HeTRM），讓由橡膠般軟性材料製成的機器人能夠做出快速且強有力的動作。這項研究發表於《科學機器人學》期刊，研究人員由首爾國立大學機械工程系的趙圭振（Kyu - Jin Cho）教授領導。

螳螂蝦能以高達時速90公里的速度出拳，擊碎獵物；而跳蚤能跳到超過自身身長200倍的高度。趙圭振教授解釋道：「這些生物能用柔軟身軀產生強大力量的秘密，在於『扭矩逆轉機制』，它能讓肌肉施加在四肢上的轉動力方向瞬間切換。」

「我們的研究團隊先前開發出受跳蚤啟發的機器人，能在陸地和水面上實現高跳躍；而這項最新研究尤其重要，因為它是一項進展，讓橡膠般的軟性結構也能有強大的效能表現。」

據研究團隊表示，所開發的超彈性扭矩逆轉機制的核心原理，在於利用軟性超彈性材料的特性，這種材料在壓縮時會迅速變硬。團隊基於一項發現進行研發，即當壓力集中在柔性關節的一側時，會達到一個臨界點，此時儲存的能量會瞬間釋放。他們解釋，即便只是用簡單的結構，將肌腱和馬達連線到柔性關節，也能實現重複且強有力的彎曲動作，就像自然界中的纖毛一樣。

超彈性扭矩逆轉機制（HeTRM）的運作原理是壓縮彈性體關節，直到達到臨界點，此時儲存的能量會瞬間釋放。（資料來源：《科學機器人學》（2025年）。DOI: 10.1126/scirobotics.ado7696 ）

研究團隊拓展了這一原理，並展示了多種實際應用。運用該原理開發的軟性夾爪能瞬間接住掉落的乒乓球；其他應用還包括能在沙地等崎嶇地形上強力推進爬行的機器人，以及能像章魚觸手一樣迅速纏繞物體的機器人，展現出快速且強有力的動作。此外，他們還展示了一種機械保險絲，當結構遇到超過一定閾值的意外外力時會被觸發。

該研究的共同第一作者崔佑英（Wooyoung Choi，現任職於Naver Labs）和金雄培（Woongbae Kim，現任職於韓國科學技術研究院）解釋道：「啪啪手環的瞬間纏繞是由兩種穩定狀態之間的快速轉換所驅動，也就是所謂的突跳現象。雖然許多人努力模仿這種行為，但我們透過利用材料特性而非結構設計，引入了一種全新的方法。」

趙圭振教授對這項研究表示樂觀，他指出：「這項技術將拓展軟性機器人設計與應用的視野。」