南京林业大学“磁流变液柔顺执行器”团队赴南京开展产业调研探索人机协作安全技术新路径

　　2026年1月，南京林业大学机械电子工程学院“磁流变液柔顺执行器”实践调研团队一行，在王书友、李仕伟学长的带领下，赴江苏省南京市开展为期十天的“返家乡”社会实践调研。团队深入江宁经济技术开发区、江北新区智能制造产业园、麒麟科技创新园，走访埃斯顿自动化、汇川技术、南京韵鼎机电工程有限公司等10余家机器人产业链企业，围绕人机协作安全这一行业核心议题，开展技术交流与产业需求调研。 　　
　　一、现实问题引发科研思考
　　
　　随着机器人技术在工业制造、商业服务、医疗康复等领域的加速普及，人机共处同一空间的安全性问题日益凸显。2026年春节期间，某商场内一台展示中的机器人与清洁工发生意外碰撞，导致人员跌倒。这一事件经媒体报道后引发公众广泛关注：当机器人越来越多地走进人类生活，如何从物理层面保障交互安全，成为产业发展必须回应的关键命题。
　　
　　国际机器人联合会2025年发布的《全球机器人安全报告》显示，2021年至2025年间，全球共报告人机协作事故327起，其中因机器人关节刚性冲击导致的伤害占比达63%。精密装配领域，刚性冲击带来的不良率约为2%~5%，成为制约企业提质增效的重要瓶颈。
　　
　　二、技术创新回应产业痛点
　　
　　面对上述行业困境，南京林业大学团队将研发方向聚焦于磁流变液（MagnetorheologicalFluid,MRF）——一种可在液态与固态间实现毫秒级可逆转化的智能材料。将该材料应用于机器人肘关节、膝关节、腕关节等关键部位，可实现关节刚度的主动调控：正常作业时保持足够刚性以承载负荷，意外碰撞瞬间切换至柔顺状态以缓冲吸收冲击。
　　
　　经实验室测试，团队研发的磁流变执行器响应时间小于15毫秒，较传统串联弹性驱动器（SEA）方案提升近一个数量级。在碰撞模拟实验中，搭载磁流变关节的机械臂与人体的接触力可控制在150N以内，低于国际标准ISO/TS15066规定的人体疼痛阈值（约200N），而未配备柔顺关节的对照组接触力超过400N。这一数据表明，从材料层面实现物理柔顺的技术路径具有显著可行性。 　　
　　三、产业调研深化技术认知
　　
　　调研期间，团队与多家企业技术人员进行了深入交流。在南京韵鼎机电工程有限公司，技术主管向团队展示了精密装配场景的测试视频，并指出：“传统位置控制的精度再高，也无法从根本上替代物理柔顺。磁流变技术若能实现毫秒级刚度调节，将从材料层面解决刚性冲击这一顽疾。”
　　
　　通过实地走访与座谈，团队系统梳理出当前机器人关节领域的三大核心痛点：一是刚性冲击问题导致精密装配损伤率居高不下；二是现有柔顺方案（SEA、力控等）存在结构复杂、成本高昂、响应滞后等局限；三是高端执行器仍严重依赖进口，存在供应链安全风险。
　　
　　四、三大应用方案服务产业发展
　　
　　基于调研成果，团队提出面向产业实际的三大应用方案：
　　
　　其一，协作机器人关节模块。针对制造业场景，开发可直接替换现有刚性关节的磁流变模块，实现产线设备的柔顺化改造，重点突破精密装配、打磨、抛光等需要力控的作业环节。
　　
　　其二，医疗康复外骨骼执行器。利用磁流变液的柔顺特性，使外骨骼能够适应人体自然运动，避免刚性机构带来的二次损伤，并通过刚度调节匹配不同康复阶段的需求。
　　
　　其三，服务机器人安全关节模块。面向商场、医院、社区等人机共融场景，构建“主动安全关节”，在机器人意外接触人体时毫秒级切换至柔顺状态，从物理层面保障交互安全。
　　
　　五、实践育人深化科研价值观
　　
　　此次调研让团队成员切身体会到“把论文写在祖国大地上”的深刻内涵。在实验室中，团队关注的是磁场强度、响应时间、刚度变化等技术参数；在企业车间里，团队看到的是这些参数如何转化为产线的良品率、能耗指标和工人安全。从技术参数到实际应用，从样品研发到产业化落地，还有材料稳定性、成本控制、可靠性验证等一系列课题需要持续攻关。
　　
　　目前，团队已与企业签订意向订单，计划依托南京机器人产业生态，推进中试验证与场景试点。“青春为中国式现代化挺膺担当”——这支大学生团队正以专业所学回应时代命题，在机器人核心零部件领域贡献青春力量。
　　
　　本次赴南京的产业调研，使南京林业大学团队对机器人关节领域的技术瓶颈、市场需求和产业趋势形成了更为深入的认识。团队将继续深耕磁流变技术领域，以创新成果服务国家智能装备产业高质量发展。
　　
　　（南京林业大学机械电子工程学院“磁流变液柔顺执行器”实践调研团队供稿）