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  近日，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）的研究人員介紹了一種由明膠制成的可食用軟體機(jī)器人原型，它允許機(jī)器人在被吞咽后，進(jìn)行一些可控的操作。整體的控制方式就類(lèi)似于氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，這樣的結(jié)構(gòu)能讓它在充氣時(shí)彎曲，當(dāng)氣壓降低時(shí)再次伸直。這種形態(tài)的軟體機(jī)器人并不是首次出現(xiàn)，之前就有超市將其用于抓取水果。而新的機(jī)器人用明膠取代了塑料，這種可食用的版本能夠被生物降解。

  這些可食用軟體機(jī)器人的零件可以與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和藥物成分混合，然后被生物消化和代謝。它的潛在應(yīng)用是用于醫(yī)療研究，可食用的一次性機(jī)器人更加安全，這些屬性可以讓它們完成一些有意思的工作。比如在進(jìn)行救援時(shí)，機(jī)器人可以在特殊環(huán)境下找到幸存者，提供營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給和藥物治療，這種安全、可食用的特性同樣可以幫助保護(hù)野生動(dòng)物，當(dāng)機(jī)器人被消化時(shí)，能夠作為能量?jī)?chǔ)存在生物體內(nèi)。

橡膠

  是軟體機(jī)器人發(fā)展歷程中使用最早且運(yùn)用最廣的材料。橡膠的化學(xué)成分和物質(zhì)構(gòu)造，令其具有了優(yōu)于其他同類(lèi)型材料的特點(diǎn)：吸附能力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等。比如美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的工程師研發(fā)了一種3D打印的合成軟體肌肉，拋棄之前模型所使用的外部壓縮器或者高壓設(shè)備，它能夠推、拉、彎曲和扭曲，而且能夠舉起自身千倍重的物體。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，研究者使用了微泡中遍布乙醇的硅橡膠材料，其將彈性特性和極端體積變化屬性組合在一起，而且具有易制造、低成本和對(duì)環(huán)境無(wú)污染的好處。

形狀記憶合金

  是一種新型的功能性材料，加熱后能夠恢復(fù)原始形狀，消除在低溫狀態(tài)下所發(fā)生的變形，具有形狀記憶、超彈性和可變剛度等特性。目前，其已成為結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究中一種優(yōu)越的傳感和驅(qū)動(dòng)材料，在軟體機(jī)器人成型及驅(qū)動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。迄今為止，業(yè)界已發(fā)現(xiàn)了十幾種形狀記憶合金材料，其中在工業(yè)上有實(shí)用價(jià)值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe類(lèi)合金等。該類(lèi)材料也是4D打印最關(guān)鍵的材料技術(shù)之一。

IPMC

  ion-exchangepolymer metal composite(離子交換聚合金屬材料)，是一種電致變形的智能材料（離子型），具有驅(qū)動(dòng)電壓低（<3V）、響應(yīng)速度快（在水中>10Hz）、低功耗、密度小、柔韌性好等優(yōu)點(diǎn)。而采用IPMC材料制作水下軟體機(jī)器人的推進(jìn)器具有擾動(dòng)小、無(wú)污染、無(wú)噪音、無(wú)需潤(rùn)滑等特點(diǎn)，是許多傳統(tǒng)剛性機(jī)械裝置所不具備的。

凝膠

  擁有獨(dú)特的基于化學(xué)鍵或物理作用交聯(lián)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。響應(yīng)水凝膠在外界環(huán)境變化時(shí)通常展現(xiàn)出獨(dú)特的響應(yīng)性溶脹行為，如一些水凝膠能因外界pH值、溫度、光電信號(hào)、特殊化學(xué)分子等微小變化，而產(chǎn)生相應(yīng)結(jié)構(gòu)的變化，常用作智能驅(qū)動(dòng)材料應(yīng)用于軟體機(jī)器人外形塑造與驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。今年4月5日，浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一條“魚(yú)”出現(xiàn)在著名大眾科學(xué)雜志《新科學(xué)家》上：全身柔軟無(wú)骨，能以每秒6厘米的速度不動(dòng)聲色地暢游3小時(shí)，是國(guó)際上已知報(bào)道中游得最快的軟體機(jī)器魚(yú)。據(jù)悉，這條魚(yú)有一層薄薄的“電子肌肉”，由三層材料緊密地粘合在一起：上下兩層是透明的介電高彈體薄膜，中間是導(dǎo)電用的碳膏或水凝膠。當(dāng)天，浙大航空航天學(xué)院李鐵風(fēng)、黃志龍課題組的論文“Fast-movingsoft electronic fish”在《ScienceAdvances》雜志上線(xiàn)。

  現(xiàn)有的軟體材料如SMA、水凝膠、IPMC等已經(jīng)趨近成熟，并推動(dòng)軟體機(jī)器人的發(fā)展，但這些材料在應(yīng)力、應(yīng)變、壽命、價(jià)格等方面仍然存在缺陷，不能滿(mǎn)足軟體機(jī)器人高速發(fā)展的現(xiàn)狀。軟體機(jī)器人通過(guò)仿生學(xué)實(shí)現(xiàn)其適應(yīng)性、彈性與流變特性，可考慮將其與生物材料直接聯(lián)系，通過(guò)合成材料與生物材料聯(lián)合、材料科學(xué)與生物工程科學(xué)有機(jī)結(jié)合，開(kāi)發(fā)出更具生物相容性和生命性的新型軟體材料�？梢灶A(yù)見(jiàn)，由天然肌肉組織和軟體電子材料等組成的合成細(xì)胞將代替現(xiàn)有的軟體材料進(jìn)一步推動(dòng)軟體機(jī)器人的發(fā)展。