无约束全软体机器人，如何在水面上健步如飞？ | NSR研究论文

海归学者发起的公益学术平台

分享信息，整合资源

交流学术，偶尔风月

在自然界中，隐翅虫（rove beetles）等习居于水塘、小溪边的昆虫具备一种十分有趣的运动方法。当它们不小心跌落在水中时，可以通过在尾部释放一种化学物质，在水面产生出表面能梯度，并利用该表面能梯度获得前进的动能，快速返回陆地。这样一种急救方法，被称为马兰戈尼推进（Marangoni Propulsion）。

在一篇最新发表于《国家科学评论》（National Science Review， NSR）的文章中，华中科技大学吴志刚教授课题组和丁汉教授课题组将马兰戈尼推进原理应用于软体机器人驱动，展示了一种能够灵活运动在液体界面上的无线全软体机器人。该软体机器人结构简单，能够在水面上以5.5个身长每秒的高速灵活运动，这一数值接近常见的鱼类（例如金鱼，6.36），是现阶段同类无线软体机器鱼的7倍多。

入水后，软体机器人快速向前运动，聚集在中心位置  ▲

在医疗复健、养老、灾难救援等许多场景下，软体机器人具备传统刚性机器人不可比拟的优势。然而驱动机器人运动的能量源常常是硬质的，难以和软体机器人相兼容，极大的限制了软体机器人的应用潜力。而该研究中的软体机器人只需携带一定的驱动材料即可，不存在能量源和机器人本体软材料之间的集成问题。

此外，该软体机器人不含任何机械传动部件，因此噪音水平较低，而且驱动过程无明显热效应，不存在热疲劳和机械磨损的问题。由于上述诸多优点的存在，设计者可以无需考虑驱动问题，将重心放在如何实现应用场景所需的功能上，以充分发挥软体机器人的潜力。在文章中，研究者就展示了该软体机器人的“精确命中目标”和“隐蔽”能力。

精确命中实验，软体机器人精确触碰开关  ▲

隐蔽性实验，软体机器中可在水中“隐身”▲

该研究以 “Bio-inspired untethered fully soft robots in liquid actuated by induced energy gradients” 为题发表于NSR。华中科技大学的吴志刚教授和丁汉教授为论文的共同通讯作者。该工作受到中国国家自然科学基金（U1613204，91648000）的支持。

点击左下角“阅读原文”查看论文原文。

扩展阅读

 

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

媒体转载联系授权请看下方