织物因其本征的轻质、透气及柔顺特性，构成了柔性可穿戴系统的理想物理基质。为赋予新一代可穿戴设备形态调节或交互力输出功能，需集成高顺应性柔性致动单元。在现有柔性驱动方案中，气动致动器凭借其固有安全边界、高功率密度及动态响应优势，展现出显著的适用性。

示意图 气动织物致动器的组成、特点以及应用场景

  近期，上海交通大学机械与动力工程学院张文明教授团队针对气动织物致动器及其穿戴应用体系进行了系统性综述。该综述基于致动机理对气动织物致动器的设计范式与性能特征进行分类阐释，深入剖析了材料体系与制造工艺，并探讨了其与柔性传感阵列的集成策略，以提升可穿戴系统的自感知与闭环控制能力。此外，文章详述了该类致动器在触觉反馈、医疗康复及运动辅助等穿戴场景下的应用实例，并指出基于该技术的智能穿戴装备将向多功能化、高度集成化、快速定制化及高度环境适应性方向演进。

  2026年7月16日，相关成果以“Pneumatic Smart Textile Actuation”为题发表于《Matter》（Matter, 2026, 102904），文章第一作者是上海交通大学博士生房付熠。该研究得到国家自然科学基金、上海市自然科学基金、机械系统与振动全国重点实验室项目、中央高校基本科研业务费、上海高校IV类高峰学科建设的支持。

图1 气动织物致动器按作动机制分为织物约束型、气室引导型和织物-气室交互型

  气动织物致动器的由气室与织物两大核心要素组成。织物多置于外侧，充当约束气室膨胀及传递载荷的界面；气室则作为核心致动源，其内腔拓扑直接定义了致动器的应变路径。依据主导要素的差异，其作动机理可划分为织物约束型、气室引导型及织物-气室交互型三类，各机理独立演化并衍生出多样化的结构构型，如图1所示。

图2 气动织物致动器的材料与制造工艺

  鉴于不同作动机理对织物力学响应的差异化需求，该研究归纳了当前主流的织物基材，涵盖机织、针织、编织、无纺布及复合材料体系，并对其弹性模量、延伸率及透气率等关键参数进行了对比分析。由于气动织物致动器无法通过单一纺织工艺成型，需依赖复合拼接技术实现多类织物的异质集成。拼接工艺的选取受织物透气率及热力学特性制约，现阶段主要形成缝合与热封两大技术路径，并派生出多种衍生工艺。尽管底层成型原理存在差异，两者在向自动化与可编程制造演进的路径上展现出高度的逻辑一致性，如图2所示。

图3 用于气动织物致动器的传感器

  智能可穿戴系统的进阶要求致动器具备状态自感知与闭环反馈功能，传感器集成成为必然。纺织基材易于穿刺、缝合及热压的加工特性为传感器的柔性集成提供了便利。依凭材料属性与集成模态的差异，文中将现有传感单元划分为纺织基传感器与封装式传感器两大类，如图3所示。前者涵盖可直接缝合于致动器表层的导电纱线及织物；后者则依托非纺织基底传感器或商用微型元器件，经由封装、粘接或缝合工艺嵌入致动器内部。

图4 气动织物致动器在可穿戴设备中的应用

  依托高形变率、大输出力及本征安全优势，气动织物致动器可适配多数可穿戴场景。依据作用力阈值的差异，文章将现行主要应用归纳为触觉再现、医疗康复与运动辅助三大范畴。鉴于作用部位的差异，目标形变模态与适配致动机理亦不同。对此，文中系统梳理了人体多部位、多场景下的力学与形变阈值，为致动器的选型与结构设计提供了量化依据。

图5 气动织物致动器及可穿戴设备的未来发展方向

  随气动与纺织交叉技术的跃升，气动织物致动及感知技术在智能穿戴领域初显应用潜力。为赋能虚拟现实、智慧医疗及柔性外骨骼等前沿领域，该技术体系不仅需与通信网络、环境监测及生物识别等互联模块深度融合，亦需响应用户的定制化诉求。由此，气动织物致动器的后续研发将聚焦于特种纺织材料创制、定制工艺探索、环境自适应控制及高度系统集成方案。文章重点勾勒了其迈向多功能、高集成与定制化的未来演进图景，如图5所示。

  面向未来，气动纺织穿戴系统将重塑人机交互的物理边界。依托智能织物的动态形变及流体网络的精准调控，可实现人体运动意图、生理表征与环境参量的无缝同步。柔性气动致动与分布式感知的深度耦合，将赋予织物自主形态调节能力，使其作为“第二层肌肤”动态匹配生物力学需求。

  原文链接 https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102904