澎湃新聞記者 虞涵棋
2018-01-25 07:22 來源：澎湃新聞
德國馬普智能系統研究所的磁控軟體機器人。澎湃新聞記者 孫懿贇(00:43)
迷你機器人可以遊走於人類周身血管和精密機械內部，在這些人類難以觸及的特殊地點大顯身手。不過，這些地點複雜多變、障礙重重，非常考驗機器人的靈活性。
德國馬普智能系統研究所的一個團隊在1月24日的《自然》雜誌上報告了一種毫米尺度的磁控軟體機器人，能改變自身形態，模擬毛毛蟲、尺蠖、水母等多種軟體動物的運動模式，堪稱「鐵人三項」選手。
從外面上看，該磁控軟體機器人像一片普通的黑色塑料，但在磁場控制下，這片塑料就能「成精」，像軟體動物一樣運動。它能在水下或水面遊動、捲成圓圈滾動、跳過障礙物、在細管中爬行，靈活切換運動形式，勝任各種液體或固體地形。此外，機器人還能進行裝貨、運貨和卸貨操作。
由於機器人的運動純由磁場驅動，可以輕鬆而無傷地穿透生物組織和合成材料，有望應用於微工程和健康醫療領域，如靶向藥物遞送或微創手術。
據論文介紹，這是一段長3.7毫米、寬1.5毫米、厚185微米的長方體機器人，主體材料為矽膠，內嵌具有磁性的釹鐵硼微顆粒，顆粒平均直徑為5微米。機器人表面防水，可以被處理成生物相容材料。
機器人事先被設定成單波長諧波磁剖面，可以在隨時間變化的磁場控制下改變自身的形態，向不同的方向牽引，尤其產生不同的運動模式，具體視機器人面臨的場地而定。
比如，當完全浸沒在水中時，機器人可以在C形和V形間變換，泳姿與水母相似。靠近岸邊後，機器人可以保持C形旋轉滾離水面。
滾動也是規則表面上的最快運動方式，毛毛蟲就是如此逃離捕食者的。
當處於不規則地面上時，機器人會模擬尺蠖的步伐，先用前端支地，調整角度後拉動後端前移，再用後端支地，重新舒展前端。
如果要鑽進狹小的管道，機器人會像毛毛蟲一樣波形振動，爬進去。在水面上遊動時，機器人也會採用同樣的波動方式。
最後，如果機器人遇到很高的障礙物，爬行和滾動都很費時，機器人就會像線蟲一樣形變跳躍。
為了顯示該軟體機器人在不規則環境中的工作能力，研究人員讓機器人開啟多種運動模式探索水陸雙棲場景和人類胃部模型，並額外完成了抓取物體、定向轉移的任務。
通過研究此種軟體機器人，科學家們也可以對軟體動物的運動方式有更多的了解。
下一步，研究團隊將讓機器人探索更為複雜的地形，比如非牛頓流體和顆粒狀介質。同時，他們計劃將機器人進一步縮小到毫米級以下，應用在體內醫療領域。
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