用光和磁铁控制软体机器人的运动

来自北卡罗莱纳州立大学和伊隆大学的研究人员开发了一种技术，可以远程控制软体机器人的运动，将它们锁定在需要的位置，然后将机器人重新配置成新的形状。这项技术依赖于光和磁场。

北卡罗来纳州立大学材料科学与工程教授乔·特雷西(Joe Tracy)说:“我们对可重构性特别兴奋。”“通过设计材料的特性，我们可以远程控制软体机器人的运动;我们可以让它保持给定的形状;然后，我们可以让机器人恢复到原来的形状，或者进一步修改它的动作;我们可以重复这样做。就这项技术在生物医学或航空航天应用方面的实用性而言，所有这些都是有价值的。”

在这项工作中，研究人员使用了由嵌入磁性铁微粒的聚合物制成的软机器人。在正常情况下，材料是相对坚硬的，并保持其形状。然而，研究人员可以利用发光二极管(LED)的光加热材料，这使得聚合物具有柔韧性。

一旦柔韧，研究人员证明，他们可以通过施加磁场远程控制机器人的形状。在形成所需的形状后，研究人员可以移除LED灯，让机器人恢复原来的刚度——有效地锁定形状。

通过第二次施加光并去除磁场，研究人员可以让软体机器人恢复到原来的形状。或者，他们可以再次施加光并操纵磁场来移动机器人或让它们呈现新的形状。

在实验测试中，研究人员证明，软机器人可以用来形成“抓手”，以提升和运输物体。这种软体机器人还可以用作悬臂，或者折叠成花瓣向不同方向弯曲的“花朵”。

北卡罗来纳州立大学的博士生杰西卡·刘(Jessica Liu)说:“我们不局限于二进制配置，比如一个抓取器要么打开要么关闭。”“我们可以控制光线，以确保机器人在任何时候都能保持其形状。”

此外，研究人员还开发了一个计算模型，可用于简化软体机器人的设计过程。该模型允许他们在构建原型以完成特定任务之前，对机器人的形状、聚合物厚度、聚合物中铁微粒的丰度以及所需磁场的大小和方向进行微调。

特雷西说:“下一步包括针对不同应用优化聚合物。”“例如，工程聚合物在不同温度下响应，以满足特定应用的需求。”

马特·希普曼，研究沟通主管，北卡罗莱纳州立大学．由制作编辑克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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