戴上这种手套，单人即可翻动重物，体验超级力量！
你是否曾幻想过拥有绿巨人般的超级力量？现在，这不再是科幻！在中国科学技术大学人形机器人研究院的实验室里，一款黑色机械手套正改写人类体能极限。
实验证明，佩戴这款外骨骼后，原本需要多人合力的200公斤石板，一个人就能轻松翻起；单杠悬挂时间从不到两分钟延长至近三分钟；连续搬运重物时肌肉疲劳感大幅降低。这不是电影道具，而是孙帅帅教授团队研发的磁流变手部外骨骼系统。
这项成果发表于国际顶级期刊《IEEE机器人学汇刊》，年发文量仅约200篇，代表机器人领域的重大突破。
控制背包、磁流变制动器及手部外骨骼构成高效系统
（来源：参考文献[1]）
从实验室到废墟：力量革命拯救生命地震废墟中，时间就是生命。大型设备难以进入狭窄空间，救援人员徒手清理瓦砾，体力迅速耗尽。如何在不依赖外部设备的情况下增强人力？科研工作者给出了答案。
传统电机驱动外骨骼输出力小、体积大，单个手指辅助力仅20牛左右，面对几百公斤石板无能为力。孙帅帅团队另辟蹊径，采用智能材料——磁流变材料。
这种材料能在液态和固态间瞬间切换：无磁场时流动，施加磁场后颗粒排列成链，剪切应力激增。基于此，团队设计磁流变轴承和滚珠丝杆结构，仅5瓦功耗实现1046牛输出力，足以支撑一个半成年人体重，力-功率比提升一个数量级。
不插电的超能力：人体动能驱动奇迹最令人惊叹的是，系统无需外部电源即可增强握力。它巧妙利用人体自身动能：快速握拳时，手指运动转换为飞轮旋转储能；发力时能量反向释放，产生强大推力。
实测显示，快速握拳（速度80毫米/秒）可产生91.7牛增强力，6名实验者平均握力提升41.8%，能量转换效率达82.2%。每一次动作都不浪费，如同混合动力车的能量回收。
系统机械结构分解：磁流变致动器、控制板、连杆、外骨骼等协同工作
（来源：参考文献[1]）
磁流变魔法：毫秒级软硬切换磁流变材料响应速度仅几毫秒，确保系统精准配合人体动作。团队优化材料配比，40%颗粒质量分数平衡锁定力与灵活性：0.5特斯拉磁场下提供足够力矩，零磁场时阻力仅12牛。
磁路设计精妙，线圈位于轴承间，形成闭合磁路；智能控制按需供能，指尖压力传感器检测抓握意图，2500毫安时电池支持数小时使用。
磁流变致动器核心：零磁场时颗粒自由旋转，施加磁场后形成链状结构锁定
（来源：参考文献[1]）
实战检验：多场景性能碾压实验室数据再好，不如实战验证。团队设计贴近应用的测试：持续提重20公斤100秒，肌电信号降低60%以上，肌肉疲劳显著减轻；单杠悬挂时间从79秒延至158秒，普通人跃升“精英”水平。
地震救援模拟中，佩戴外骨骼后轻松翻起石板，肌电信号降70%；抬60公斤担架行走，呼吸频率降20%，最大运送距离从500米提升至1100米。连续作业测试显示肌肉活动量降低52%，在争分夺秒的救援中至关重要。
连续作业效果：肌电信号大幅降低，疲劳减轻52%
（来源：参考文献[1]）
未来展望：从原型到产品进化当前系统重约1.7公斤（单手），未来将通过复合材料减重，强化磁路设计。人机交互将加入肌电信号等多模态信息，实现精准意图识别；机器学习让系统自适应不同用户。
3D打印降低成本，支持定制化；模块化设计适配多种场景。手部外骨骼仅是开始，肘部、肩部乃至全身增强装备将形成协同网络。
科技赋能生活：创新走出象牙塔这项技术意义深远：助老年人轻松提物，保持独立；帮工人减轻负荷，预防疾病；为残障人士提供康复训练可能。应急救援中，可靠的外骨骼可能多救一人。
孙帅帅教授表示：“希望技术真正应用，帮助需要的人。”这条路漫长但值得期待，因为尽头是生命、健康与美好未来。
科技造福人类，磁流变材料与中国智慧结合，生动诠释科技改变生活。
参考文献：
Mai, Xianlong, et al. &34;Non-motorized Hand Exoskeleton for Rescue and Beyond: Substantially Elevating Grip Endurance and Strength.&34; IEEE Transactions on Robotics (2025).
出品：科普中国
作者：李瑞（半导体工程师）
监制：中国科普博览
相关问答
无动力外骨骼技术原理?
外骨骼通过传感器收集用户活动信息，处理器分析后启动机械部件输出能量。动力外骨骼可使用多种传感技术。
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