北卡羅萊納州立大學和埃隆大學的研究人員開發(fā)了一種技術，可以使它們遠程控制軟機器人的運動，在需要時將其鎖定在適當?shù)奈恢?，然后將其重新配置為新的形狀。該技術依賴于光和磁場。

“我們對可重構性感到特別興奮，” NC State大學材料科學與工程學教授，該論文的相應作者喬·特雷西(Joe Tracy)說。“通過設計材料的屬性，我們可以遠程控制軟機器人的運動;我們可以使它保持給定的形狀;然后可以將機器人恢復為原始形狀或進一步修改其運動;然后我們可以就該技術在生物醫(yī)學或航空航天應用中的實用性而言，所有這些東西都是有價值的。”

對于這項工作，研究人員使用了由嵌入了磁性鐵微粒的聚合物制成的軟機器人。在正常條件下，材料相對較硬并保持其形狀。但是，研究人員可以使用來自發(fā)光二極管(LED)的光加熱材料，從而使聚合物柔韌。一旦變得柔韌，研究人員證明他們可以通過施加磁場來遠程控制機器人的形狀。形成所需形狀后，研究人員可以去除LED燈，使機器人恢復其原始剛度-有效地將形狀鎖定在適當?shù)奈恢谩?/p>

通過第二次施加光并去除磁場，研究人員可以使軟機器人恢復其原始形狀?；蛘?，他們可以再次施加光線并操縱磁場來移動機器人或讓它們呈現(xiàn)新的形狀。

在實驗測試中，研究人員證明，可以使用軟機器人來形成“抓斗”來舉升和運輸物體。軟機器人也可以用作懸臂，也可以折疊成花瓣向不同方向彎曲的“花”。

該論文的第一作者，博士學位的杰西卡·劉(Jessica Liu)說：“我們不限于二進制配置，例如打開或關閉一個采集卡。” 北卡羅來納州立大學的學生。“我們可以控制燈光，以確保機器人在任何時候都能保持其形狀。”

此外，研究人員開發(fā)了可用于簡化軟機器人設計過程的計算模型。該模型使他們可以微調機器人的形狀，聚合物厚度，聚合物中鐵微粒的豐度以及所需磁場的大小和方向，然后再構建原型來完成特定任務。

“接下來的步驟包括針對不同應用優(yōu)化聚合物，” Tracy說。“例如，可以在不同溫度下響應的工程聚合物，以滿足特定應用的需求。”

論文“用于軟機器人的聚合物復合材料的光熱和磁控制重構”發(fā)表在《科學進展》雜志上。該論文的第一作者是Jessica Liu，博士。北卡羅來納州立大學的學生。該論文是由NC State的前本科生Jonathan Gillen合著的。Sumeet Mishra，前博士學位 北卡羅來納州立大學學生;和埃隆大學物理學副教授本杰明·埃文斯(Benjamin Evans)。