它们既没有控制技术，也没有电池。研究人员已经开发出巧妙简单的软机器人，只能利用其所谓的物理智能和来自环境的能量在复杂的环境中导航，能够应对特殊的环境挑战并独立完成任务。由扭曲的液晶弹性条体制成的 Spirelli 面条状结构在温暖的表面上以定向方式移动，甚至可以从迷宫中蠕动。科学家们说，这可能有利于机器人技术新概念的发展。

世界各地的研究团队目前正在研究具有许多不同特性和不同应用领域的机器人。一个特殊的部门是所谓的软机器人：开发人员不使用硬结构，而是使用软材料来生产具有“软”和柔性特性的机器人。它们通常也由人类或通过基于集成数据处理的电子设备控制。

材料和结构代替复杂的技术

北卡罗来纳州立大学殷杰领导的团队现在展示的软机器人导航能力并非基于外部转向或集成软件。“我们的设计展示了一种称为物理智能的概念。这意味着结构和智能材料允许软机器人在不同的情况下导航，而不是计算智能，”尹解释说。他们开发背后的概念似乎相对简单，他们的软机器人是由液晶弹性体材料制成的扭曲带，看起来像透明的 Spirelli 面条。

它们移动能力的秘诀在于塑料材料对温差的强烈反应：如果将其中一个结构放在温度至少为 55 摄氏度的表面上，与表面接触的扭曲带的部分会由于热而收缩，暴露在较冷空气中的部分保持不变。

科学家们解释说，这些过程随后触发了导致结构定向滚动运动的动力学。表面温度越高，机器人向前蠕动的速度就越快。“光滑的棍子也有类似的情况，但这种简单的形状的缺点是物体遇到障碍物时只会在原地旋转，”尹说。

据研究人员介绍，“Spirelli 机器人”通过两种方式实现这一点：当结构的一部分遇到物体时，它可以侧身转向绕过障碍物。其次，当机器人的中部撞击物体时，会有一种咬合效应。通过在部分阻碍下继续移动，它积累了变形能量，然后可以突然释放。这会导致机器人稍微跳跃，这也允许新的方向。这样，他终于可以重回正轨，继续穿越障碍。

科学家们使用各种实验来展示这个概念可以实现什么。因此，机器人能够在不同结构的表面上移动——包括颗粒状表面。他们甚至能够克服坡度高达 15 度的沙地障碍物。

在迷宫系统中使用时，物理智能尤其明显：由于材料和结构设计，简单的结构只能在没有帮助的情况下找到出口。“这个原理类似于许多人在家中使用的自动吸尘器机器人，”尹说。“只是我们开发的软体机器人从环境中汲取能量，不需要计算机编程”。

正如团队总结的那样，这个概念不仅仅是一个奇怪的噱头，“这个系统很有趣，但更重要的是，它为我们如何设计能够吸收热能的软机器人提供了新的见解。从自然环境中自主移动在复杂的、非结构化的环境中，例如道路和严酷的沙漠”尹说。