基本信息
| 字段 | 内容 |
|---|---|
| 全名 | 张世武（Shiwu Zhang） |
| 国籍 | 中国 |
| 当前职位 | 中国科学技术大学工程科学学院教授、博导、副院长；中国科大-安徽爱博智能机器人联合实验室主任 |
| 核心领域 | 智能材料驱动的仿生与软体机器人 |
| 代表荣誉 | 国家高层次人才特殊支持计划（科技创新领军人才）；中国机器人年度十大科技进展（2018）；智创杯前沿技术挑战赛世界冠军（2020）；中科院优秀导师 |
| 学术产出 | 发表论文 100 余篇，授权国家专利 20 余项；成果发表于 Nature Communications、Nature Machine Intelligence、Science Advances、Advanced Materials 等 |
学术生涯
1993—2003：中科大本硕博一体化训练。 张世武 1997 年获中国科学技术大学精密机械与精密仪器系机械电子专业学士学位，2003 年获同系精密仪器及机械专业博士学位。博士阶段他开始接触仿生机器人相关课题，为后续研究打下机构设计与控制的基础。
2004—2007：海外博士后与回国任教。 2004—2005 年赴香港浸会大学计算机科学系从事博士后研究，随后回到中科大任教。这一阶段他开始独立构建仿生机器人实验室，从仿生机器鱼的推进机构设计切入，逐步积累了多代水下仿生平台。
2012—2016：两栖机器人与国际合作网络形成。 2012 年赴美国俄亥俄州立大学生物医学工程系访问，2016 年赴澳大利亚卧龙岗大学访问。两次海外经历帮助他建立了与李卫华教授（卧龙岗大学）、Michael Dickey 教授（北卡州立大学）等液态金属领域核心团队的长期合作。同期，他主导设计了 AmphiHex 系列两栖机器人，提出鳍-腿复合推进机构。
2018 至今：液态金属驱动方向突破与晋升。 2018 年团队的液态金属轮式机器人入选中国机器人年度十大科技进展，标志着其在液态金属驱动方向获得全国性认可。同年晋升教授并出任工程科学学院副院长。此后研究线扩展到 SMA 人工肌肉驱动的康复设备与仿生灵巧手，成果登上 Nature 子刊。
核心技术贡献
液态金属人工肌肉（2021）
发表：Advanced Materials（"A Liquid Metal Artificial Muscle"，2021）
核心内容：基于电化学调控镓基液态金属表面张力的原理，设计了一种液态金属人工肌肉（LMAM），在低电压下实现最大 87% 的应变和 15 mm/s 的伸缩速度。团队进一步用 LMAM 驱动了一条自主游动的仿生机器鱼，仅靠一块 80 mAh 锂电池维持 40 分钟连续游动。
历史影响：这是液态金属作为机器人肌肉驱动器的首批完整系统验证之一。此前液态金属在机器人中多用于柔性电路或传感，张世武团队将其角色从"被动材料"推向"主动驱动器"，为软体机器人提供了一条有别于气动、电机和介电弹性体的新驱动路径。
液态金属电机（2021）
发表：iScience（"Liquid Metal Motor"，2021）
核心内容：将多个液态金属液滴封装于密闭腔体中，通过外部电场驱动液滴定向运动，产生稳定连续的转矩输出，实现了无传统电磁铁的液态金属电机。
历史影响：这一工作将液态金属从"单液滴驱动"推进到"可封装、可工程化"的电机形态，为后续微型和特种机器人驱动提供了新方案。
AmphiHex 两栖机器人系列（2013—2016）
发表：Journal of Bionic Engineering（2013）；IEEE/ASME Transactions on Mechatronics（"AmphiHex-I: Locomotory Performance in Amphibious Environments with Specially Designed Transformable Flipper Legs"，2016）
核心内容：提出鳍-腿复合推进机构（fin-leg composite propulsion），单一机构可在水下变形为鳍进行游泳推进，在陆地变形为腿实现行走，解决了两栖机器人水陆模态切换的机构难题。
历史影响：AmphiHex 系列是国内最早系统化研究变体两栖机器人的平台之一，其鳍-腿变体概念被后续多个研究团队采纳。
SMA 驱动便携康复手套（2023）
发表：Nature Machine Intelligence（"A Soft-Packaged and Portable Rehabilitation Glove Capable of Closed-Loop Fine Motor Skills"，2023）
核心内容：集成 15 个弯曲传感器和 10 根形状记忆合金（SMA）驱动器于柔性手套中，实现对五指三关节的闭环精确控制，帮助中风患者恢复精细运动能力。整套系统软包装、便携化，具备触控交互界面。
历史影响：将 SMA 驱动从实验室级别的刚性平台推进到可穿戴康复设备，是 SMA 人工肌肉在医疗康复场景中工程化落地的代表性工作。
19 自由度仿生灵巧假肢手（2025）
发表：Nature Communications（"A Lightweight Prosthetic Hand with 19-DOF Dexterity and Human-Level Functions"，2025）
核心内容：集成 38 根 SMA 驱动器，实现 19 个自由度的仿生假肢手，重量仅 370 g。支持 33 种标准抓握模式和 6 种高级灵巧操作模式，可完成书写、梳头等日常活动。
历史影响：在 SMA 驱动的假肢手领域，这是目前公开报道中自由度最高、功能最完整的系统之一，验证了 SMA 路线在高自由度仿生手上的工程可行性。
范式贡献：他如何重新定义了软体机器人驱动研究
在张世武的工作之前，软体机器人驱动领域高度集中于三条路线：气动驱动（如哈佛 Soft Robotics Toolkit 体系）、介电弹性体驱动（DEA）、以及缆绳/肌腱驱动。液态金属在机器人领域主要被用作柔性导线、可拉伸传感器和自修复电路——它是一种"被动功能材料"，而非"主动驱动源"。
张世武团队的核心范式转变在于：将液态金属从被动传导材料重新定义为主动驱动器。通过电化学调控液态金属的表面张力，他们实现了可逆的大应变人工肌肉，并进一步封装为可输出连续转矩的液态金属电机。这条技术路线绕开了气动系统对外部气源的依赖、DEA 对高电压的需求，以及传统电机的刚性和重量限制，为微型和柔性机器人提供了第四条驱动路径。
这一范式的有效性已被多个维度验证：液态金属轮式机器人入选 2018 年中国机器人十大科技进展；液态金属人工肌肉驱动的机器鱼实现 40 分钟自主游动；后续研究进一步扩展到可编程液晶弹性体和磁驱动软体抓手等方向。张世武团队并未局限于单一材料路线，而是同步推进 SMA 人工肌肉在康复和假肢方向的工程化，形成了"液态金属+SMA"双轨并行的智能材料驱动研究体系。
产业传承
直接影响的产品与平台
- 中国科大-安徽爱博智能机器人联合实验室：张世武担任主任，是其团队技术向产业转化的主要通道，覆盖特种机器人和康复机器人方向。
- "撼地者"救援机器人：团队研制的移动救援机器人平台，2020 年获智创杯前沿技术挑战赛世界冠军，具备遥操作和自主导航能力，面向灾害救援场景。
- SMA 康复手套：Nature Machine Intelligence 论文中的便携康复手套系统具备直接临床转化潜力，已完成可穿戴级别的工程验证。
学术传承
张世武团队与澳大利亚卧龙岗大学李卫华教授、苏州大学李相鹏副教授、北卡州立大学 Michael Dickey 教授保持长期合作，形成了跨国液态金属机器人研究网络。团队培养的博士生和博士后分布于液态金属驱动、SMA 人工肌肉、两栖机器人等方向。张世武担任 IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement 副编辑，通过学术服务持续影响该领域的研究标准。
当前动态
2025 年，团队在 Nature Communications 发表 19 自由度仿生灵巧假肢手论文，同时在磁性软体机器人可编程控制方向取得进展（"Addressable and Perceptible Dynamic Reprogram of Ferromagnetic Soft Machines"，Nature Communications，2025）。2026 年初发表了基于高带宽 SMA 人工肌肉的鱼类多模态运动软体机器人，进一步探索 SMA 驱动在水下仿生平台中的极限性能。当前研究重心正从材料级驱动器验证向系统级仿生平台整合迁移，同时推进人形机器人自主作业能力的研究。
历史定位
张世武在软体机器人领域的核心遗产是开辟了液态金属作为机器人主动驱动源的研究方向。在全球范围内，将液态金属从柔性电路材料转化为人工肌肉和电机的研究者屈指可数，张世武团队是最早完成从材料到系统级完整验证的团队之一。如果没有他的工作，液态金属驱动这条技术路线在国内的系统性探索可能会推迟数年。
同时，他的贡献不局限于单一材料路线。从 AmphiHex 两栖机器人的机构创新，到 SMA 康复手套和 19 自由度假肢手的工程化落地，张世武展现了从"新材料驱动原理验证"到"面向真实场景的仿生系统集成"的完整技术链条。这种材料-机构-系统三层贯通的研究路径，使他成为国内智能材料驱动仿生机器人领域最具系统性的学者之一。