如何利用张拉整体结构增强软体机器人机械性能等问题？

据国内媒体报道，《通讯 - 材料》最新发表了一篇技术研发成果论文，研究人员已成功研发出一种新型的磁驱动高速软体机器人，这种机器人可以行走、游泳、漂浮和捕捉活体苍蝇。

该论文指出，对于自然界的生物而言，高速行动对捕猎、逃跑和飞行至关重要，这对于软体机器人也一样有用，因为它使机器人可以捕捉快速移动的物体，并对周围动态环境迅速做出反应，但是，要在机器人身上复制这种高速行动非常具有挑战性。电动机可以在“硬体”机器人身上模仿这种行为，但使用的是一些基于塑料或橡胶等材料所制造的便宜而简单的机器人系统。

论文通讯作者、德国亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心的丹尼斯·马卡罗夫（Denys Makarov）及同事，在论文中展示了磁驱动高速软体机器人的设计原理、材料和制作工艺，他们在机器人体内嵌入微小的磁体，能快速响应磁场，使机器人可以根据它们具体的形状移动。

据介绍，这种设计取得了迄今已报道的软体机器人最高的比能量密度，其对于低磁场下的高速驱动很关键。

论文作者表示，未来，这些机器人或可用于生物组织工程，作为更大的机器人系统的组成成分，也可用于研究高速行动生物体的生物力学响应。

这种机器人外形如同纸张，可以做到薄如蝉翼。材料内部被嵌入了微小的磁体，无需电力驱动，可以根据磁场变化进行形状、动作的变化。

论文通讯作者 Denys Makarov 及其团队在论文中展示了磁驱动高速软体机器人的设计原理、材料和制作工艺。

他们在机器人体内嵌入微小的磁体，能快速响应磁场，实现了迄今最高的比能量密度，这对于低磁场下的高速驱动很关键。

在实验示例中，重 23mg、厚 200um 的四臂机器人在 3.7mT 磁场作用下漂浮；蝠鲼形态的机器人可以在水中运输物品，尺寸为 17mmx19mm，厚度 80um；一个六臂机器人可以抓取、运输和释放无磁性物体，直径 20mm 厚度 80um。

一个花形机器人在一只苍蝇触发陷阱后捕捉了它，随后张开磁驱动的八臂释放了它，其直径 25mm，厚度 200um。

软体机器人，作为一种模仿生物并能与人安全交互的新型机器人，是近年来机器人学、力学、材料学等多学科交叉领域的研究热点之一。然而要想实现能媲美生物体运动灵活准确、承受外载高效、适应环境迅速等复杂特性和功能，软体机器人在材料和结构设计方面还面临很大挑战。

由刚、柔结构共同组成的张拉整体结构就是一个新的突破点。然而，如何实现张拉整体结构的快速制造，如何利用张拉整体结构增强软体机器人机械性能等问题依然有待解决。
责任编辑:pj