無需大腦、傳感器或軟件即可移動、導航和適應環境的微型機器人

這些微型機器人利用形狀與柔韌性，在無需傳感器、代碼或控制的情況下實現移動、適應與導航。

萊頓大學的研究人員開發出了一種微型機器人，它們無需大腦、傳感器或軟件即可移動、導航和適應環境。它們的行為完全由其物理結構及與環境的相互作用驅動。

這些機器人僅有幾十微米長，比人類發絲的直徑還要小得多。盡管尺寸微小，它們卻能以栩栩如生的方式游動并對障礙物做出反應。

由Daniela Kraft教授和研究員孟世偉（音譯）領導的團隊將這些機器人構建為由連接節段組成的柔性鏈條。當暴露于電場中時，這些結構便會自行開始移動。

這些機器人不依賴電子元件，而是利用其形狀和柔韌性來產生運動，并實時調整以適應周圍環境。

源于自然的柔性運動靈感

這一概念基于動物的運動方式。蠕蟲和蛇通過連續改變身體形狀來穿越狹窄復雜的空間。

Kraft教授表示："蠕蟲和蛇等動物在移動時會不斷調整自身形狀，這有助于它們在環境中導航。宏觀機器人同樣利用柔韌性來實現其功能。然而，直到現在，微型機器人要么小而堅硬，要么大而柔軟。我們想知道是否能在實驗室里造出既小巧又柔韌的微型機器人。"

為了制造這些機器人，團隊使用了高精度的3D微納打印機。每個元件的尺寸約為5微米，由小至0.5微米的關節連接。

這些結構被構建為由自推進元件組成的鏈條，這些元件共同產生運動。一旦被激活，機器人會以大約每秒7微米的速度移動。

其制造過程采用了尖端的微納打印系統，能夠在當前制造技術的極限條件下運行，從而在極小的尺度上實現了柔韌性與結構精度的結合。

被激活時，機器人會以波浪狀運動。其柔性設計使它們無需程序指令即可彎曲并向前推進。

形狀驅動智能行為

研究人員發現，機器人的運動與形狀會持續相互影響。這種反饋使它們能在環境變化時自動進行調整。

Kraft教授補充道："但這還不是全部。我們發現機器人的形狀與運動之間存在持續的反饋：形狀影響其移動方式，而移動反過來又改變其形狀。因此，這個微型機器人能夠感知環境如何改變其身體并對其做出反應，這使它表現得栩栩如生。這意味著我們無需集成微觀電子元件就能賦予其智能能力。"

這些機器人無需任何控制系統即可避開障礙物并改變方向。它們還能在擁擠的環境中移動，并將路上的物體推開。

研究員孟世偉說："當機器人減速甚至停下時，它會開始擺動尾巴，仿佛想要掙脫束縛。"

研究人員表示，這項技術有望支持靶向藥物輸送和微創手術等應用。下一步工作是更好地理解此類行為是如何從簡單的物理相互作用中產生的。

該研究發表在《美國國家科學院院刊》上。

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