科研突破

港大 Exynergy 研发人工肌肉,助力长者轻松行走

港大 Exynergy 研发人工肌肉,助力长者轻松行走

在实验室里,一组模拟小腿后侧肌肉的人工肌肉,正随着人的动作灵敏地收缩。席教授介绍道,在日常应用中,这项核心原理将作用于腿部,感应人体控制肌肉的神经信号,同步驱动人工肌肉,在身体肌力不足时提供精准的补偿动力。

模仿肌肉的柔性与智慧

这一关键技术正是港大初创企业 Exynergy “可穿戴式软体机器人”项目的核心,旨在协助老年人行走及开展日常活动。席教授指出,对许多老年人而言,传统的刚性外骨骼机器人未必合适,尤其在考量到穿戴舒适度、骨骼健康与身体自然活动时,往往存在局限。

项目的核心技术在于采用“剪切增稠胶”(Shear Thickening Gel, STG)研发的“人工肌肉”。团队并非采用传统电机直接带动关节,而是研发出能像天然肌肉般伸缩并产生力量的肌丝。在实时神经信号的精准控制下,系统能实现无延迟的动态响应,自然配合人体动作。席教授形容,这种材料在不发力时非常柔软,但当受力时刚度便会增加并变硬;这种特性让它能在需要协助时更有效地将力量传递至人体,而在不需要时又保持足够的柔软与舒适感。

其目标绝非取代使用者的动作,而是与之同步流畅配合。当使用者的自身肌力不足时,人工肌肉便会在适当的时刻切入,提供适量的补偿力量。

席教授强调,辅助力度必须因人而异、做到个性化。支持太多可能会让使用者自身的肌肉产生惰性,进而影响肌肉锻炼与平衡能力;支持太少则无法达到实质助益。

从工业走向家庭的愿景

Exynergy 的诞生,源于席宁教授于 2015 年底加入港大后,对科研方向的一次转型。来到港大后,他观察到机器人技术应用正从工厂走向家庭,从单纯支持生产转变为了真正帮助人类,因而促成了他转向研究医疗健康机器人领域。

团队的科研之路获得多项重要资助支持,包括香港研究资助局的优配研究金(GRF)、主题研究计划(TRS)等。随后,香港特区政府的“产学研1+计划(RAISe+)”更为项目创造了关键契机,推动技术从实验室走向商品化与市场化,让创新成果真正走入社区、造福大众。

挑战不止于此。目前系统连电池重约 2 公斤,团队正与上海的服装设计伙伴合作,持续优化其重量、外观与穿脱便利性;跨学科团队亦与社区长者志愿者紧密合作,为装置进行测试与评估。Exynergy 实验室汇聚了跨学科的顶尖人才,成员涵盖专精于机器人、运动与肌肉科学、服装设计、医学、社会工作等领域的专家。

“我们研发这项技术的初衷,是为了帮助老年人——不单单是延长他们的寿命,更是要成就健康而快乐的老龄生活。”席教授表示,“这关乎积极与健康的晚年生活。机器人的意义不在于取代人类的能力,而是在最需要的时候,提供一层智慧的支持,细心聆听身体的信号,并在最关键的时刻给予最温暖的支持。”

多项前沿技术齐头并进

席教授及其工程学院数据与系统工程系团队在机器人领域研发了多项创新项目,主要涵盖医疗健康与工业应用等方向。在医疗与健康辅助方面,团队开发了外骨骼机器人、健身机器人、医疗机器人以及用于生物医药开发的纳米机器人。在工业与特殊应用方面,则涵盖半导体制造设备、装配机器人、遥控系统、建筑与清洁系统,以及应用于警用侦察和医院、机场等场景的消毒与清洁机器人。

在这些丰富的研究基础上,与“可穿戴式软体机器人”同时在测试的人工肌肉驱动机械手,未来同样具备应用于假肢的潜力。团队指出,人工肌肉可率先学习人手动作,再将该功能转移至机械手或假肢上,为未来的假肢技术开辟了广阔的前景。

Exynergy 将于 2026 年 10 月 14 日的“港大创新节”上展示其创新科技。席教授期望盛会能让社会各界更深入了解这一系列的前沿技术,吸引更多投资者的持续支持,并鼓励更多有志青年投入到将科研成果转化为实际产品的行列中。

本内容以英文为准

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