這片塑料成精了：軟體機(jī)器人能跑能跳能游泳，模仿水母毛毛蟲(chóng)
迷你機(jī)器人可以游走于人類(lèi)周身血管和精密機(jī)械內(nèi)部，在這些人類(lèi)難以觸及的特殊地點(diǎn)大顯身手。不過(guò)，這些地點(diǎn)復(fù)雜多變、障礙重重，非常考驗(yàn)機(jī)器人的靈活性。
德國(guó)馬普智能系統(tǒng)研究所的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在1月24日的《自然》雜志上報(bào)告了一種毫米尺度的磁控軟體機(jī)器人，能改變自身形態(tài)，模擬毛毛蟲(chóng)、尺蠖、水母等多種軟體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)模式，堪稱(chēng)鐵人三項(xiàng)選手。
從外面上看，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，該磁控軟體機(jī)器人像一片普通的黑色塑料，但在磁場(chǎng)控制下，這片塑料就能成精，像軟體動(dòng)物一樣運(yùn)動(dòng)。它能在水下或水面游動(dòng)、卷成圓圈滾動(dòng)、跳過(guò)障礙物、在細(xì)管中爬行，靈活切換運(yùn)動(dòng)形式，勝任各種液體或固體地形。此外，機(jī)器人還能進(jìn)行裝貨、運(yùn)貨和卸貨操作。
由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)純由磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，可以輕松而無(wú)傷地穿透生物組織和合成材料，有望應(yīng)用于微工程和健康醫(yī)療領(lǐng)域，如靶向藥物遞送或微創(chuàng)手術(shù)。
據(jù)論文介紹，這是一段長(zhǎng)3.7毫米、寬1.5毫米、厚185微米的長(zhǎng)方體機(jī)器人，主體材料為硅膠，內(nèi)嵌具有磁性的釹鐵硼微顆粒，顆粒平均直徑為5微米。機(jī)器人表面防水，可以被處理成生物相容材料。
機(jī)器人事先被設(shè)定成單波長(zhǎng)諧波磁剖面，可以在隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)控制下改變自身的形態(tài)，向不同的方向牽引，尤其產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)模式，具體視機(jī)器人面臨的場(chǎng)地而定。
比如，當(dāng)完全浸沒(méi)在水中時(shí)，機(jī)器人可以在C形和V形間變換，泳姿與水母相似。靠近岸邊后，工業(yè)機(jī)器人維修，機(jī)器人可以保持C形旋轉(zhuǎn)滾離水面。
滾動(dòng)也是規(guī)則表面上的最快運(yùn)動(dòng)方式，庫(kù)卡機(jī)器人何服電機(jī)維修，毛毛蟲(chóng)就是如此逃離捕食者的。
當(dāng)處于不規(guī)則地面上時(shí)，機(jī)器人會(huì)模擬尺蠖的步伐，先用前端支地，調(diào)整角度后拉動(dòng)后端前移，再用后端支地，重新舒展前端。
如果要鉆進(jìn)狹小的管道，機(jī)器人會(huì)像毛毛蟲(chóng)一樣波形振動(dòng)，爬進(jìn)去。在水面上游動(dòng)時(shí)，機(jī)器人也會(huì)采用同樣的波動(dòng)方式。
最后，如果機(jī)器人遇到很高的障礙物，爬行和滾動(dòng)都很費(fèi)時(shí)，機(jī)器人就會(huì)像線蟲(chóng)一樣形變跳躍。
為了顯示該軟體機(jī)器人在不規(guī)則環(huán)境中的工作能力，研究人員讓機(jī)器人開(kāi)啟多種運(yùn)動(dòng)模式探索水陸雙棲場(chǎng)景和人類(lèi)胃部模型，并額外完成了抓取物體、定向轉(zhuǎn)移的任務(wù)。
通過(guò)研究此種軟體機(jī)器人，科學(xué)家們也可以對(duì)軟體動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式有更多的了解。
下一步，研究團(tuán)隊(duì)將讓機(jī)器人探索更為復(fù)雜的地形，比如非牛頓流體和顆粒狀介質(zhì)。同時(shí)，他們計(jì)劃將機(jī)器人進(jìn)一步縮小到毫米級(jí)以下，應(yīng)用在體內(nèi)醫(yī)療領(lǐng)域。