开眼界！机器人也会“七十二变”

图源：赵然等人。

磁性软体机器人是一种在磁场作用下可以改变形状或执行不同动作的系统，具有无线驱动、高灵活性和无限持久性的特点。然而迄今为止开发的大多数系统只能呈现有限数量的形状，完成简单的任务。

中国科学院的研究人员最近开发了一种新的技术，可以创造出一种基于磁像素的新机器人，通过编程使其改变形状或执行不同的任务。

“无论是基于软磁材料还是硬磁材料，大多数软体机器人的磁化过程都是与制造过程相结合的，”研究人员赵然说道，“换句话说，这种机器人无法像传统机器人那样通过程序实现功能的重构。”

然而这项最新的技术使得重复编程的磁性软体机器人成为可能。它的关键原理是将用于制造机器人的磁性颗粒包裹在相变材料中。

“通过改变温度，我们可以根据需要反复‘写入’和‘擦除’磁化曲线，”赵解释说，“利用这种方法，我们制造了一个可重新编程的磁性软体机器人。通过改变弹性体中的磁化曲线，使机器人做出不同的响应动作。”

图源：赵然等人。

他们发明的机器人由磁性像素、含有液态金属和钕磁体(NdFeB)的粒子以及硅制成的弹性矩阵组成。研究人员使用一种被称为激光辅助加热的过程，分别磁化每个磁像素，使用单个像素或多个像素作为独立的磁化剖面，又通过在磁像素之间添加柔性铰链可以使机器人具有独特的硬化功能。

也就是说，机器人的磁化强度和刚度都可以通过编程来改变，只需切换到“刚体”模式，机器人就可以保持固定的形状。

“我们的新技术使得我们可以为磁性软体机器人重新配置功能并在软硬形式之间之间自由切换，以满足不同任务的需要，”赵先生说，这就使得磁性软体机器人具有了一定的‘智能’，大大增加了它执行任务的范围。”

在未来，这种磁编码技术将用于大规模制造可重复使用的磁性软体机器人，这些机器人将会承担环境监测、药物运输和体内采样等工作。

下一步，研究人员将进一步缩小机器人的尺寸，并尝试设计一个3D结构，加快微型磁性软体机器人从实验室走向商业应用的步伐。