西湖大学的教授想造一台“温柔的钢铁侠”

橙柿互动 记者 童蔚

乍一看，这是眼下很常见的机械臂，抓鸡蛋、捏核桃强劲有力。可它一遇到人体碰撞，就会瞬间“卸力”，变得像海绵一样柔软。

其中的奥秘，就在于内部嵌入的特殊材料结构，能通过感知外界冲击的速率大小，自主调节机械臂刚度，类似于人的膝跳反射，无须经过大脑。

“我们想研发能温柔拥抱孩子的机器人，可稳妥搀扶老人的伙伴，安全协助工人的助手，就像迪士尼动画电影《超能陆战队》里的机器人大白。”姜汉卿说。

这位西湖大学工学院机械工程讲席教授、西湖交互机器创始人，带着一群90后、95后，试图通过自己熟悉的力学语言，结合AI技术，重新定义人机交互的安全与温度。在他们看来，这项“刚柔并济”的设计，或许能为应对老龄化社会提供一种“温柔解决方案”。

钢铁侠有个柔软的臂膀

在姜汉卿的构想中，未来机器人要真正融入人类生活、成为可靠伙伴，解决人机交互的安全问题至关重要。然而，市面上的机器人普遍采用刚性结构设计，在工业、物流等领域表现出色，离真正进入日常生活场景有一定距离。

如何让钢铁之躯学会“温柔”？力学或许能提供其中一种答案。

走进西湖交互机器的实验室，随处可见各种奇特的“结构”，这些正是团队研发的机械超材料。不同于传统材料依赖分子或晶体结构，机械超材料的特性完全源自人工设计的精巧构型（几何形状、结构层次、组合方式等）。就像一张柔软的纸，通过不同的折叠方式，可以呈现出或柔韧或刚硬的力学特性。

3个月前，他们推出了第一款成型产品——Phi-A柔性变刚度机械臂，能在毫秒级别实现局部刚度的变化，遇到外力或者靠近人体自动“软化”，任务切换时又能立即恢复刚性。

“人的手一碰沸腾的水就会条件反射缩回来。如果机器人也能通过材料和结构完成这种快速、可靠的反应，它就有了‘本能’。”姜汉卿把这种“本能”称为物理智能。

“这种超材料的核心，你可以理解为是一种阻塞（jamming）机制。”姜汉卿解释道。他用超市的真空包装大米做类比：未开封时坚硬如砖，一旦剪开包装放入空气，立即变得松软，“只不过我们填充的是自主研发的机械超材料。软硬状态之间的切换，靠的就是物理智能，气阀自主控制，无须外部指令干预。”

从实验室到养老院的“温柔解决方案”

成立西湖交互机器这家公司，是姜汉卿和团队看到了把课题转化为落地产品的可能性，尤其是在康养、陪伴、协作等人机交互场景中。

“比如养老产业，中国有14亿人口、4亿多户家庭，护工短缺可能是普遍问题。刚性机器人难以完全胜任看护工作，我们需要更安全的解决方案。”

目前，这款机械臂已实现与90%以上通用人形机器人平台的兼容适配。2月发布至今，商业化尝试也在陆续进行中。团队与家用康复器械品牌迈德斯特达成合作，共同研发智能康复床边设备。项目已进入用户验证阶段，预计一年内开展小规模试点应用。

最新成果是本月下旬即将发布的轮式人形机器人，搭载可变刚度机械臂。“科技不应只是追求更强的性能，更应聚焦与人的和谐共生。”这项始于去年10月的整机自研工作，承载着姜汉卿对科技本质的思考。

“特别是在家居和养老场景中，我们需要让机器人具备情绪感知、安全拥抱和动作协商等能力。实现这些功能的关键，在于精准把握刚柔转换的平衡点——该软时要柔软，该硬时必须稳固。”在他看来，这已不仅仅是技术的升级，而是重构人机关系的开始。

跨界者的奖章

4月底，姜汉卿收到美国机械工程师学会（ASME）发来的喜讯，他荣获2025年度ASME Daniel C.Drucker奖章。该奖章是ASME在应用力学领域设立的最高荣誉之一，以表彰在应用力学和机械工程领域长期在科研、教学及学术服务方面做出杰出贡献的科学家。

他也因此成为首位获此奖章的中国学者，同时是该奖项设立以来最年轻的获奖者之一。

姜汉卿的学术之路，始于大连理工大学工程力学专业，随后在清华大学攻读固体力学博士学位，师从著名力学家黄克智院士。年少时的姜汉卿对计算机兴趣浓厚，但最终由父亲选择的这个“稳妥”专业，成了他日后跨界创新的重要基石。

“作为一门基础科学，力学是用最基础的原理解决复杂的实际问题。”姜汉卿的早期研究集中在传统固体力学。2001年赴美在伊利诺伊大学从事博士后研究期间，他首次感受到材料科学、力学与电子工程交叉融合的巨大潜力；2006年任教亚利桑那州立大学后，研究重心逐渐转向柔性电子、可变形结构和智能材料等新兴领域。

可变形电子器件的研究，始自2010年前后。此时的姜汉卿，敏锐意识到柔性系统在人机环境耦合中的独特优势，尤其是医疗、可穿戴设备、机器人等领域。这也让他确信，“柔性技术是下一代人机交互的基础架构”。

2021年夏天，因相信“这里会给基础研究与产业转化一个全新的结合空间”，姜汉卿回国全职加入西湖大学，创建跨力学实验室。这个名副其实的交叉学科平台，汇聚了来自固体力学、机械工程、材料科学、计算机、纺织工程等不同专业的研究人员和学生，聚焦柔性力学、仿生结构、软体机器人、可食用电子器件等方向。

基于实验室研究成果转化，西湖交互机器科技（杭州）有限公司于2023年9月成立，以“柔性机器人+具身智能”为切入点，推动人机共生愿景的实现。担任CTO（首席技术官）的，是姜汉卿实验室此前的博士后李晓文。

实验室提供前沿原始技术，公司将其产业化、标准化，并在市场应用中反哺基础研究方向的选择。姜汉卿说，作为初创公司，他们不会盲目追求大而全，而是选择聚焦在一个既有实际需求又能充分发挥自身技术优势的领域——智能陪护机器人。

“在孵化公司前，我们对结构响应程度、系统功耗、安全柔性边界等关键技术进行了严谨的成熟度评估。”这是团队决定从单纯撰写论文，转向落地产品研发的信心来源。

对于长期从事学术研究的姜汉卿而言，创业过程中的最大挑战往往来自非技术层面。“管理学校团队和公司团队是两种完全不同的模式。”他坦言，“前者鼓励自由探索，后者则必须目标明确。”这种思维方式的转变，成为他创业路上需要不断调适的新课题。

“总想着怎么让研究产生实际价值”

有人追求极致的深度与精细，也有人喜欢跨多个领域开展开放而多元的工作。姜汉卿偏重后者。

这些年，他曾提出基于折纸和剪纸原理设计的柔性电子技术，发明可折叠锂离子电池、太阳能电池；当可折叠电池成功走向商业化应用后，他又将电子学、医学、材料学深度融合，专注于可食用电子诊疗设备的研究。在元宇宙概念风靡的那年，他还另辟蹊径开发“高保真主动机械触感交互系统”，为虚拟世界注入真实的触觉体验。

不过，看似跳跃的研究轨迹背后，始终贯穿着一条清晰的主线——用力学原理解决现实问题。“总想着怎么让研究产生实际价值。”这句朴实的自白，道出了一种鲜明的工程思维特质。这也直接体现在跨力学实验室的英文命名中，Beyond Mechanics with Societal Impact（力学为基、影响社会）Lab。

姜汉卿同样注重对学生工程思维的培养。“Who cares（谁在乎）？”这是他常挂在嘴边的灵魂拷问，“你的研究有没有人真正需要？”如果研究不能落地，再漂亮的论文也只是纸上的蝴蝶。“我们不仅要做出产品，更要成为能发顶刊的科技公司”，则体现了他对产学研深度融合的执着追求。

眼下，团队正在为新品发布会做最后冲刺。未来半年的研发重点，将持续优化机械臂性能，终极目标是实现金属般的硬度和布料般的柔软度。“想象一下越剧的水袖表演，未来机械臂也能如此柔软飘逸。”

除了物理安全性能的提升，他们还在数据安全和情感安全领域持续探索。通过融合AI技术，他们希望让机器人不仅能提供生活照料，更能给予情感陪伴。“未来两三年，我们计划先在康复机构、高端养老社区和示范家庭进行应用验证。”姜汉卿坦言，由于AI泛化能力的限制，机器人全面进入普通家庭可能还需要5-10年的技术积累。

从海外高校教授到西湖畔的创业新兵，姜汉卿用20余年完成了一场科学与产业的“双向奔赴”。未来，无论是养老、康复还是家庭陪伴，他和团队都希望能成为推动“人机共生”理念落地的一股温柔又坚定的力量。“力学的浪漫，就是让科技更有温度。”

责任编辑：童蔚 审核：梁应杰 陈欣文