软体机器人能轻松爬过环路和弯道

美国普林斯顿大学和北卡罗来纳州立大学工程师，软体人将古代折纸技术和现代材料科学结合起来，机器创造出一种软体机器人，轻松可轻松穿过迷宫。爬过发表在最新一期《美国国家科学院院刊》杂志上的环路和弯文章中，研究人员描述了他们用模块化的软体人圆柱形部件创建机器人的过程。

软体机器人的机器转向一直具有挑战性，因为传统的轻松转向设备会增加机器人的刚性并降低其灵活性。此次新设计将转向系统直接内置于机器人体内，爬过克服了这些问题。环路和弯模块化软体机器人的软体人概念还让人们进一步了解未来可生长、可修复和可开发新功能的机器机器人。

新创建的轻松机器人具有在移动过程中组装和拆分的能力，这使其既能够作为单个机器人，爬过也能作为群体工作。环路和弯它每个部分都是一个独立单元，可相互通信并根据命令进行组装，也可轻松分离，再使用磁铁连接起来。

研究人员用被称为克雷斯林图案的折纸形式的圆柱形部分，建造出这种机器人。该图案允许每个片段扭曲成扁平的圆盘并扩展回圆柱体。这种扭转、伸展运动是机器人具有爬行和改变方向能力的基础。通过折叠圆柱体的一部分，机器人还能在前进时改变方向。

这项工作最具挑战性之处，是要开发出一种机制来驱动和操纵机器人的弯曲和折叠运动。研究人员使用了两种在加热时有不同反应的材料：液晶弹性体（加热时收缩）和聚酰亚胺（加热时膨胀），并将它们沿着克雷斯林图案的折痕组合成细条。每个折叠处安装了一个由银纳米线制成的可拉伸加热器。纳米线加热器上的电流加热控制条，使得两种材料因不同的热膨胀系数而发生形变，进而引发折叠。通过调整电流和控制条，研究人员可精确控制折叠和弯曲，驱动机器人精准移动和转向。