下一代機器人將是變形機器人

物理學家發現了一種將軟機器人包裹在材料中的新方法，使它們能夠以更有目的性的方式移動和發揮作用。這項由巴斯大學領導的研究在《科學進展》中有所描述。

該研究的作者認為，他們對“活性物質”的突破性建模可能標志著機器人設計的一個轉折點。隨著這一概念的進一步發展，有可能不是通過其自然彈性而是通過其表面上的人類控制活動來確定軟固體的形狀、運動和行為。

普通軟質材料的表面總是收縮成球體。想想水珠變成水滴的方式：水珠的出現是因為液體和其他軟材料的表面自然收縮成可能的最小表面積——即一個球體。但是可以設計活性物質來對抗這種趨勢。這方面的一個例子是一個包裹在一層納米機器人中的橡膠球，其中機器人被編程為協同工作，以將球扭曲成一個新的、預定的形狀(比如一顆星星)。

希望活性物質能產生自下而上功能的新一代機器。因此，這些新機器將由許多單獨的活動單元組成，這些單元相互協作以確定機器的運動和功能，而不是由中央控制器控制(今天的機械臂在工廠中的控制方式)。這類似于我們自己的生物組織的運作，例如心肌中的纖維。

利用這個想法，科學家們可以設計出帶有由柔性材料制成的手臂的軟機器，這些手臂由嵌入其表面的機器人驅動。他們還可以通過在納米顆粒表面涂上響應性的活性材料來定制藥物輸送膠囊的大小和形狀。.這反過來又會對藥物與體內細胞的相互作用產生巨大影響。

對活性物質的研究挑戰了液體或軟固體表面的能量成本必須始終為正的假設，因為創建表面總是需要一定量的能量。

該研究的第一作者JackBinysh博士說：“活性物質讓我們以全新的眼光看待熟悉的自然規則——例如表面張力必須為正這一事實的規則。看看如果我們違反這些規則會發生什么，以及我們如何利用這些結果，是一個令人興奮的研究場所。”

通訊作者AntonSouslov博士補充說：“這項研究是一個重要的概念證明，具有許多有用的意義。例如，未來的技術可以生產出柔軟得多的軟機器人，并且更擅長拾取和操作精細材料。”

在這項研究中，研究人員開發了理論和模擬，描述了一種表面承受主動應力的3D軟固體。他們發現這些主動應力會擴大材料的表面，將下面的固體連同它一起拉動，并導致整體形狀發生變化。研究人員發現，可以通過改變材料的彈性特性來定制固體采用的精確形狀。

在這項工作的下一階段——已經開始——研究人員將運用這一一般原則來設計特定的機器人，例如軟臂或自游泳材料。他們還將研究集體行為——例如，當你有許多活性固體，全部擠在一起時會發生什么。