英研機械人變形材料

英國巴斯大學的研究人員日前發現了一種新方法，可以給軟體機械人覆蓋一些材料，使它們能更以目的性的方式移動和運轉。隨着這一新方法進一步發展，有可能不是通過其自然彈性而是通過其表面上人為控制的活動來確定軟體機械人的形狀、運動和行為等。

研究人員表示，團隊使用“活性物質”開展的突破性建模可能標誌着機械人設計的一個轉折點。普通軟性材料的表面總會縮成一個球體。比如，水珠的出現是因為液體和其他軟性物質的表面會自然收縮到盡可能小的表面積——即球體。但“活性物質”可以設計成能夠對抗這一趨勢。一個例子是包裹在一層納米機械人中的橡皮球，通過編程，這些機械人可以協同工作，把這個球變為一個預先確定的新形狀。

研究人員指出，我們的研究希望，“活性物質”將帶來能自下而上運轉的新一代機械。這些新機械不是由中央控制器來控制，而是由許多活性單位製成，這些單位會相互合作，以決定機械的運動和功能。這類似於人體生物組織的運轉，如心肌中的纖維。通過在納米粒子表面覆蓋響應型“活性材料”，還可以按需定製藥物膠囊的大小和形狀。這可能對藥物與人體細胞相互作用的方式產生巨大影響。

對於巴斯大學研究人員發現這種新方法，即可以給軟體機械人覆蓋一些材料，使它們能以更有目的性運轉。有學者指出，這項研究具有許多實用意義。例如，未來的技術可能製造出更軟、能夠更好地操作精密材料的軟體機械人。

研究人員表示，在團隊研究過程中提出了理論並進行了模擬，描述了一種表面受到主動壓力的3D軟固體。他們發現，這些主動壓力擴大了材料表面，同時拉動了下面的固體，從而導致了整體形狀改變。固體呈現的精確形狀可以通過改變這種材料的彈性性能來調整。

在下一階段，研究團隊將把這項一般原則應用於設計特定機械人，比如軟體機械臂。有學者指出，如果想讓機械人做更多的事情，尤其是和環境或人類進行互動，馬達驅動工作時，控制好馬達以得到柔性的驅動及互動很難，因為馬達的功率一般都很大，剛體機械人在馬達的驅動下慣性將會非常大，接觸到外界就會發生強烈的衝擊，可能會造成不安全，而現在又不能做到那麼低功率的柔性控制。但是，軟體機械人卻能夠和環境、人直接交互。在與人類交互方面，軟體機械人本質上比傳統的剛性機械人更安全，其柔韌性也是各種性能的加分項——比如在操縱物體時更靈巧，能進入狹小空間，能在崎嶇表面爬行等。結合巴斯大學研究團隊的新研究，未來更能提高軟體機械人的工作效率。

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