中國科研再突破！江南大學孫豐鑫團隊首創 “結構驅動式” 編織框架，讓織物變身為 “可編程軟體機器人

　　在軟體機器人技術從 “功能實現” 向 “靈活适配” 跨越的關鍵階段，中國科研團隊迎來重大原創突破。近日，江南大學孫豐鑫研究團隊提出全新 “結構驅動式” 編織設計框架 —— 無需依賴特殊材料或複雜電子元件，僅通過精準控制針織結構的幾何布局，就能在織物中 “寫入程序”，賦予軟體機器人靈活變形、仿生拟态僞裝的核心能力。這一成果以 “結構編程紡織超表面用于軟體變形機器人與仿生拟态僞裝” 為題，發表于纖維與高分子材料領域頂級期刊《先進纖維材料》，為軟體機器人的輕量化、柔性化與場景化應用開辟了新路徑。

　　一、技術突破：用 “紡織邏輯” 重構軟體機器人設計

　　傳統軟體機器人的變形功能，往往依賴材料特性(如形狀記憶材料)或外部驅動元件(如微型電機、液壓裝置)，存在設計複雜、适應性弱、成本較高等問題。孫豐鑫團隊另辟蹊徑，從紡織學 “線圈針腳編程” 原理中汲取靈感，構建起 “結構決定功能” 的全新設計體系。

　　其核心創新在于：通過調整紗線線圈的排列密度、纏繞角度、針腳組合等幾何參數，對針織結構進行 “工程化編程”。例如，在同一織物上，通過局部加密線圈可降低該區域彈性，稀疏線圈則提升延展性，不同區域的結構差異形成 “形變梯度”—— 當受到氣源、溫度等外部刺激時，織物會沿預設的 “結構程序” 産生定向變形，實現彎曲、收縮、扭轉等複雜動作。

　　這種設計方式的優勢顯著：無需更換材料，僅靠結構調整即可實現多模式變形，大幅簡化了軟體機器人的制備流程;同時，織物本身具備輕量化、柔性好、可穿戴的特性，讓機器人能更好地适配醫療、防護、穿戴等場景，解決了傳統剛性機器人與人體 / 環境适配性差的痛點。

　　二、原型落地：從 “紅外隐身” 到 “仿生運動”，多場景驗證技術潛力

　　基于 “結構驅動式” 框架，孫豐鑫團隊已成功開發出多個功能明确、性能穩定的軟體機器人原型，直觀展現了技術的實用價值：

　　多模式變形機器人：僅通過單一氣源驅動，就能根據織物不同區域的 “結構程序”，先後完成 “抓取物體 — 彎曲攀爬 — 展開僞裝” 等連貫動作，無需人工切換驅動模式，适用于複雜環境下的物資運輸與偵察;

　　紅外隐身軟體爬行機器人：模拟烏賊 “熱僞裝” 原理，通過結構設計調控織物的紅外輻射特性 —— 在常溫環境下呈現與周圍環境一緻的紅外信号，遇熱源時則通過形變調整散熱面積，實現紅外隐身，為軍事防護、隐蔽探測提供新思路;

　　仿生拟态系統：開發出模拟竹節自然曲線的 “多肉織物”，以及能模拟蛇類 “S 型” 運動的柔性機器人，前者可用于智能園藝裝飾、環境監測，後者則能在狹窄管道、複雜地形中靈活移動，适用于管道檢測、災後救援等場景。

　　三、未來應用：從醫療康複到智能穿戴，開啟 “織物機器人” 新生态

　　這項技術的突破，不僅推動軟體機器人領域的理論創新，更有望在多個民生與戰略領域落地應用，重構相關産業的技術邏輯：

　　醫療康複領域：将 “可編程織物” 嵌入康複服或運動衣，打造 “柔性外骨骼”—— 通過織物預設的形變程序，為中風患者、肢體功能障礙者提供精準的關節輔助運動，同時可實時監測運動數據，輔助醫生調整康複方案;

　　軍事與防護領域：開發具備 “動态僞裝” 功能的作戰服 —— 織物可根據戰場環境(如叢林、沙漠)的紅外 / 視覺特征，通過結構變形調整外觀顔色與紅外信号，實現 “環境自适應僞裝”，提升作戰人員的隐蔽性;

　　智能穿戴與家居領域：設計 “自适應服裝”，能根據人體活動狀态(如運動時出汗、靜止時保暖)調整織物透氣性(通過結構形變打開 / 關閉透氣孔);家居場景中，“可編程織物” 可制成能自動調節形狀的沙發、窗簾，提升生活便捷性。

　　江南大學孫豐鑫團隊的這項原創成果，不僅體現了中國科研在 “跨學科融合” 領域的創新實力 —— 将紡織學與機器人學深度結合，更以 “結構驅動” 的全新思路，為軟體機器人技術突破提供了 “中國方案”。随着後續研究對結構設計精度、環境适應性的進一步優化，“織物機器人” 有望更快走進現實，成為連接前沿科技與民生需求的重要載體。