據(jù)英國《通訊·材料》 雜志2020 年9 月24 日發(fā)表的一項(xiàng)機(jī)器人最新研究， 歐洲科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告研發(fā)一種磁驅(qū)動(dòng)的新型高速軟體機(jī)器人。 這種機(jī)器人可以超快速地完成行走、 游泳、 漂浮和捕捉活體蒼蠅， 將在生物組織工程與生物力學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

對于自然界的生物而言， 高速行動(dòng)對捕獵、 逃跑和飛行至關(guān)重要。 這一點(diǎn)對于軟體機(jī)器人也一樣有用， 因?yàn)樗箼C(jī)器人可以捕捉快速移動(dòng)的物體， 并對周圍動(dòng)態(tài)環(huán)境迅速做出反應(yīng)。

但是， 要在機(jī)器人身上復(fù)制這種高速行動(dòng)非常具有挑戰(zhàn)性。 電動(dòng)機(jī)可以在“硬體” 機(jī)器人身上模仿這種行為，但使用的是一些基于塑料或橡膠等材料所制造的便宜而簡單的機(jī)器人系統(tǒng)。

而此次， 德國亥姆霍茲德累斯頓羅森多夫研究中心的科學(xué)家丹尼斯·馬卡羅夫、 奧地利約翰·開普勒林茨大學(xué)馬汀·卡爾滕博納和他們的同事， 展示了磁驅(qū)動(dòng)高速軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)原理、 材料和制作工藝。 他們在機(jī)器人體內(nèi)嵌入微小的磁體， 快速響應(yīng)磁場， 使機(jī)器人可以根據(jù)它們具體的形狀移動(dòng)。 在演示中， 機(jī)器人可高速完成行走、 游泳、漂浮和捕捉活體蒼蠅等運(yùn)動(dòng)。 譬如， 一個(gè)花形機(jī)器人在一只蒼蠅觸發(fā)陷阱后捕捉了它， 隨后張開磁驅(qū)動(dòng)的八臂又釋放了它； 一個(gè)三角形機(jī)器人可以在空中快速自我卷曲并向前行走； 一個(gè)六臂機(jī)器人可以抓取、 運(yùn)輸和釋放無磁性物體； 模擬蝠鲼形態(tài)的機(jī)器人可以在水中帶著物品游泳； 而放置于透明玻璃管中的四臂機(jī)器人， 可在3.7 mT 磁場作用下漂浮。

研究人員表示， 這種設(shè)計(jì)取得了迄今已報(bào)道的軟體機(jī)器人最高的比能量密度， 這對于低磁場下的高速驅(qū)動(dòng)很關(guān)鍵。

這種機(jī)器人可快速適應(yīng)各種環(huán)境條件， 在有限的環(huán)境中激發(fā)生物醫(yī)學(xué)潛能， 并可以作為模型系統(tǒng)來開發(fā)受自然啟發(fā)的復(fù)雜動(dòng)作， 同時(shí)， 這些機(jī)器人也可用于生物組織工程--作為更大的機(jī)器人系統(tǒng)的組成成分， 或可用于研究高速行動(dòng)生物體的生物力學(xué)響應(yīng)。

由于軟體機(jī)器人的力學(xué)特性， 其運(yùn)動(dòng)可能會(huì)變得不可預(yù)測， 因此也難以控制。 但是， 科學(xué)家現(xiàn)在證明軟體機(jī)器人不僅可以精確控制， 而且能完成異常難度的運(yùn)動(dòng)。 行走游泳只是小菜一碟， 懸浮和運(yùn)貨也不在話下， 甚至當(dāng)速度足夠快時(shí)， 還可以活捉蒼蠅。 這一成果激發(fā)了生物組織工程領(lǐng)域未來的研究， 可以說， 這種新型軟體機(jī)器人會(huì)成為研究快速生物機(jī)械過程--如快速移動(dòng)生物體的流體動(dòng)力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)的一個(gè)模型范本。