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第３１卷第１期载人航天Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．１
２０２５年２月ＭａｎｎｅｄＳｐａｃｅｆｌｉｇｈｔＦｅｂ．２０２５
－
液态金属聚合物卷绕型热致动柔性人工肌肉
１１１２２１∗
朱宇，张印，周青华，潘博，李剑飞，蒲伟
（１．四川大学空天科学与工程学院，成都６１００６５；２．北京空间飞行器总体设计部，北京１０００９４）
摘要：聚合物卷绕型人工肌肉是一种新型柔性驱动器，为解决传统基于电阻丝的热致动方
式存在热传导效率低、热量分布不均匀等问题，提升人工肌肉刺激响应速率、输出线性度
等驱动性能，提出了一种液态金属与聚合物复合卷绕的柔性人工肌肉驱动机制与设计制
备方法，并开展实验测试人工肌肉的温度、收缩速率、能量密度、功率密度和机械效率等
－
关键参数。实验结果表明：提出的液态金属聚合物卷绕型人工肌肉空载时响应速率可
达５０％／ｓ，可提升超本体质量３００倍的负载，最大能量密度７９３ｋＪ／ｋｇ，最大功率密度
４９ｋＷ／ｋｇ，机械效率提升至５％。
关键词：人工肌肉；聚合物纤维；液态金属；驱动特性
中图分类号：ＴＰ２４２６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４⁃５８２５（２０２５）０１⁃００５２⁃０８
ＬｉｑｕｉｄＭｅｔａｌ⁃ｐｏｌｙｍｅｒＣｏｉｌｅｄＴｈｅｒｍａｌｌｙＡｃｔｕａｔｅｄＦｌｅｘｉｂｌｅ
ＡｒｔｉｆｉｃｉａｌＭｕｓｃｌｅ
１１１２２１∗
ＺＨＵＹｕ，ＺＨＡＮＧＹｉｎ，ＺＨＯＵＱｉｎｇｈｕａ，ＰＡＮＢｏ，ＬＩＪｉａｎｆｅｉ，ＰＵＷｅｉ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，ＳｉｃｈｕａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎａ；
２．ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅｃｒａｆｔＳｙｓｔｅｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｍｅｒｃｏｉｌｅｄａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｕｓｃｌｅｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅａｃｔｕａｔｏｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅ
ｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｌｏｗｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｕｎｅｖｅｎｈｅａｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
ｗｉｒｅ⁃ｂａｓｅｄｔｈｅｒｍａｌａｃｔｕａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｒａｔｅｏｆａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｕｓｃｌｅｓｔｉｍｕｌａ⁃
ｔｉｏｎ，ｏｕｔｐｕｔｌｉｎｅａｒｉｔｙａｎｄｏｔｈｅｒｄｒｉｖｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌａｎｄｐｏｌｙｍｅｒ⁃ｂａｓｅｄａｃｔｕａｔｏｒ
ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ａｌｉｑｕｉｄｍｅｔａｌａｎｄｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｉｌｅｄｆｌｅｘｉｂｌｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｍｕｓｃｌｅａｃｔｕａｔｉｏｎ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｔｅｓｔｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ
ｔｏｍｅａｓｕｒｅｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｓｕ
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