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美国团队研发新型机器人:可变换数百种形状,还能征服复杂地形

IT之家2025-10-18 12:00:01329人阅读

IT之家 10 月 18 日消息,据外媒 Interesting Engineering 今日报道,美国北卡罗来纳州立大学研究团队研发出一种新型薄片机器人,这些机器人没有马达,却能完成多种动作,并可以折叠成数百种稳定形态。

这些名为“metabots”的机器人就像会动的塑料薄片,能够在表面滑动或抓取物体。


北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授、论文通讯作者殷杰(音译)表示:“我们从带孔的简单聚合物薄片开始,通过在薄片表面涂覆特殊薄膜,就能加入对电或磁场敏感的材料。这些薄膜充当执行器,让我们能够远程控制薄片形状。”

IT之家从报道中获悉,这些平面机器人拥有多种运动模式,可以跳跃或爬行,并可调节速度

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生周才志(音译)指出,多个薄片连接后,初始平铺的结构可以自行弯曲和折叠,形成多种稳定形态。“比如四片薄片连接在一起,metabot 既可以像纸张一样平坦,又能折叠成 256 种不同稳定状态。”

研究团队还指出,这些机器人可以根据地形变化调整形状和步态,执行抓取、搬运等多种任务。“在薄膜中加入压电材料后,通过调节电压和频率,可以让 metabots 产生可控振动,从而精确控制运动。例如,metabot 可以在原地向左或向右旋转。”

该研究发表在《Science Advances》上,利用可展开表面的多稳定薄壳超构结构,实现高可重构性,用于自适应操作和运动。这些结构通过切割并粘合带孔的薄聚合物片构成,可编程存储弹性能量。

单个单元可实现 20 种稳定形态,而四单元组合通过简单折叠可产生 256 种重新配置状态。

研究人员表示:“当这些超构结构与多响应软执行器结合后,就形成高度自适应的 metabots,包括通用非侵入双稳软抓手、磁力多步态跳跃器以及由磁力和电活性驱动的双响应爬行器。”这些系统适应性强、机动性高,能够通过按需变形在复杂地形和狭小空间中自由行动,为节能且可重构的软体机器人平台奠定基础。

殷杰表示:“这是初期概念验证,但表明这种机器人方法既低成本又高度灵活。我们希望将超材料与机器人技术结合,实验结果显示前景非常可观。”

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