软体机器人可模仿毛毛虫挤过缝隙

想象一下，你正在着手打造一款能够深入狭小空间进行探索的小型机器人，那种能在狭窄缝隙中游刃有余的设备，犹如一只灵活的毛毛虫。在北卡罗来纳州立大学，一个由朱勇教授领导的团队，正在研发一款仿照珍珠母蛾毛虫的新型软体机器人。这款仅有9厘米（3.5英寸）长的机器人，其设计理念赋予了它令人惊叹的灵活性。

这款机器人的设计灵感来源于珍珠母蛾毛虫的移动方式。珍珠母蛾毛虫通过依次蜷缩身体各部分来向前或向后移动，这一独特的动作既可以从前往后，也可以从后往前。研发团队巧妙地利用纳米线加热器模拟了毛虫的这一肌肉运动原理。

机器人的身体是由两层不同的聚合物堆叠而成，上层聚合物受热会膨胀，而下层则会收缩。在机器人的顶层嵌入了一张银纳米线网络，沿着机器人的长度方向有多个引出点。当电流作用于这些引出点时，纳米线就会加热，从而引发聚合物周围的热胀冷缩反应。通过依次激活多个相邻的引出点，机器人就能够沿身体的任何方向弯曲，实现灵活的运动。

该研究的第一作者、博士后研究员吴爽表示，他们已证明这款毛毛虫机器人能够在电流驱动下向前拉和向后推自己。而且，他们发现存在一个最佳的电流周期，给聚合物足够的时间冷却，让“肌肉”在再次收缩之前得以放松。

通过选择性激活机器人前部和后部的纳米线加热器，研究人员成功地将机器人移动到了一个仅有3毫米高度、30毫米长的间隙中。朱勇表示，这种驱动软体机器人的方法是高度节能的，他们正在探索如何进一步提高效率。接下来，他们计划将这一运动方法与传感器或其他技术相结合，为搜索和救援设备等各种应用提供可能性。

这项创新研究已在《科学进展》杂志的一篇论文中得以详尽描述。