陳根：塗上活性材料，成就軟體機器人_風聞

文/陳根

眾所周知，軟體機器人具有剛體機器人無法代替的功能。

**比如，**如果想讓機器人做更多的事情，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，剛體機器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，軟體機器人卻能夠和環境、人直接交互。在與人類交互方面，軟體機器人本質上比傳統的剛性機器人更安全，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。

當前，軟體機器人領域主要以活體生物為原型，利用軟體材料製作機器人，常使用硅橡膠這類聚合物，以及可高度變形的結構，如編織線和織物。基於此，現在，來自巴斯大學的研究人員****發現了一種給軟體機器人塗上材料的新方法。這種方法使它們能以一種更有目的的方式移動和運作。

具體來看，普通軟質材料的表面總是會收縮成一個球體。想想水珠變成水滴的方式：水珠的發生是因為液體和其他軟性材料的表面自然收縮成最小的表面積--即球體。但活性物質可以被設計成跟這種趨勢相反。

比如，一個橡膠球被一層納米機器人包裹着，這些機器人被編程為統一工作，然後將球扭曲成一個新的、預先確定的形狀（如一個星星）。

**研究人員****希望，活性物質將導致新一代的機器，其功能將自下而上。**因此，這些新機器將由許多單獨的活性單元組成，它們合作決定機器的運動和功能，而不是由中央控制器控制。這就類似於我們人體自己的生物組織的工作原理，比如心肌中的纖維。

通過利用這一想法，科學家們可以設計出軟體機器，其手臂由柔性材料製成，並由嵌入其表面的機器人提供動力。他們還可以通過在納米顆粒的表面塗上反應靈敏的活性材料來定製藥物輸送膠囊的大小和形狀。這反過來可以對藥物跟體內細胞的相互作用產生巨大的影響。

當前，在這項研究中，研究人員開發了理論和模擬以描述一個三維軟體，據悉，這個軟體表面經歷了主動應力。結果他們發現，這些活性應力擴大了材料的表面並把下面的固體也拉了過來，另外還引起了整體形狀的變化。研究人員發現，固體所採用的精確形狀可以通過改變材料的彈性特性來定製。

研究人員認為，，他們對“活性物質”的突破性建模可能標誌着機器人設計的一個轉折點。隨着這一概念的進一步發展，帶着“活性材料”的軟體機器人或許還將帶給人們更多驚喜。