光驱软体机器人：在空中缆线上自如运送重物

研究人员最近开发出一种可以沿空中轨道运输货物的软体机器人。这项创新类似于缆车或空中索道，能够自主运输重负载，并且能够在陡坡上攀爬。这款轻质、由光驱动的软机器人不仅能够跨越开放空间运输物体，还能在极端条件下保持稳定的运动能力。 该项目的负责人、北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程系的副教授尹杰指出，他们以前已经创造出了能够在水中快速移动和在陆地上行走的软体机器人，但这次的目标是探索能够在空中运输物体的设计。“最简单的方法就是沿着已确立的轨道移动，就像我们在山上看到的那些缆车一样。现在我们已经证明这是可行的。” 这种软体机器人的外观类似手链，由类似意大利旋风面的流体晶体弹性体带状材料制成，两端相连接形成一个环。这个“软体环形机器人”被悬挂在轨道上，而轨道则可以是各种不同的材料，如细线、钢丝、电缆等。通过将该环在轨道上反复缠绕两到三圈，使它与轨道平行悬挂，从而实现稳定移动。 当受到红外光的照射时，吸收光照部分的材料会收缩，从而带动未受照射的部分向光源方向滚动。随着这一滚动过程的不断循环，软体环形机器人能够自我扭动并在轨道上前进。由于其扭动方式类似螺纹旋转，即使斜角达到80度时，也能顺利携带重物向上攀爬。此外，这种机器人还能克服轨道上的障碍物，例如绳节或突起部位，甚至沿着薄如发丝或粗如吸管的轨道平稳移动。 论文的第一作者齐方杰表示，软体环形机器人不仅能在直线轨道上运行，还能够沿着曲线、圆形和三维螺旋轨道路线移动，并且这些轨迹可以通过控制实现。他强调说：“我们认为这种机器人在适应复杂模式方面表现出的能力，对其在实际应用中的潜力非常有帮助。”实验显示，这台软机器人可以在不同形态的轨道上精确导航，并能携带超过自身重量12倍的货物。 展望未来，研究团队正在考虑该技术的具体应用领域，以及如何使其响应更广泛的外部能源输入。“我们现在正考虑使软体机器人对外界其他形式的能量产生反应，例如日光或其它非红外光外部能量源。”尹杰这样说道。 这款软体机器人展示了先进材料科学和机器人技术的结合潜力，为未来在偏远地区物资运输、工业自动化、甚至是太空探索等领域的应用打开了新的可能性。业内专家认为，这一突破预示着软体机器人在复杂环境下的广泛应用前景，标志着柔性机器人的又一重大进步。 北卡罗来纳州立大学的研究团队以其在力学与航空领域的深厚背景，在新材料和新设计的应用上持续取得突破。该项目的成功不仅反映了该校在工程科学领域的领先地位，也为未来的交叉学科研究提供了新的思路。