理化所等提出研制未来尖端机器人一般原则 液体集成(ILIFE)

近日，中国科学院理化技术研究所与清华大学携手组成的联合科研小组，基于对液态金属变形效应、经典流体研究领域的深入探索，特别是在柔性机器人领域的基础研究，系统性地提出了一项颠覆性的理念——液体集成（I-LIFE）。这一前沿的研究成果以论文形式发表在Wiley旗下期刊Advanced Intelligent Systems上。论文标题为“Intelligent Liquid Integrated Functional Entity (I-LIFE): A Basic Way to Innovate Future Advanced Biomimetic Soft Robotics”，由理化所的博士生刘天英担任第一作者，而通讯作者则是理化所的研究员刘静。

自然界的生物，尤其是动物，以其无与伦比的运动能力一直激发着人类的灵感，促使我们创造出更为先进的机器人技术。除了已经逐渐受到重视的动物形体结构之外，还有一个长期被忽视但却至关重要的线索值得我们追寻：那就是生物体内的液流系统。这一系统充满了液体成分如水，为生物带来了活力与生命力。正是基于这一启示，联合科研小组在机器人设计原则与基础技术理念上取得了突破性的进展。

在这一工作中，科研团队指出，自然界中的生命设计策略，特别是水相内环境的策略，值得我们充分借鉴和效仿。基于这一思想，我们可以发展出一系列革命性的机器人设计思路。未来的柔性机器人将拥有一系列如同生命体系那样的液体功能单元，这些单元将无缝地贯穿整个机体及功能，形成一个统一的智能液体集成功能体（I-LIFE）。就像传统的硅集成电路是固体集成一样，这里的集成属于液体集成。二者的目标都是借助某种载体将各种功能单元集成在一起，但不同的是，前者形成的是芯片，而后者则实现的是机器人的高级功能单元，类似于生物的“组织体液”、“血液循环系统”、“组织”、“器官”等。

为了阐明机器人液体集成的理论体系，论文从五个具有代表性的方面进行了论述，包括运动、能量供应、结构调控、传感和智能控制等。论文详细阐述了如何将液体系统充分融入到这些层面，并发挥特定的作用。论文还列举了可作为I-LIFE候选液体的潜在对象，包括磁流变液体、液态金属、离子液体和水等，并深入解读了这些流体的技术应用特点。

论文对I-LIFE引申出的理论与技术挑战进行了深入剖析，并指出了未来的发展方向。液体集成（I-LIFE）的提出有望引发柔性机器人研制理念的革新，并有望催生更多的理论与技术路线，为研发出更接近动物和人体功能的全新一代尖端柔性机器人奠定坚实基础。

该研究工作得到了国家自然科学基金委重点项目、中科院院长基金及前沿项目的资助。