KIST研究团队
韩国研究团队开发出一种可以进入人体内、像章鱼一样自由活动、又能像蝴蝶一样改变颜色的软体机器人。该成果被评价为在执行手术等复杂操作的软体机器人源头技术开发方面取得了重要进展。
韩国科学技术研究院（KIST）表示，由功能性复合材料研究中心的 Kim Daeyoon 博士等组成的研究团队成功制造出具有雅努斯（Janus）结构的软体机器人，并将其开发成甲醇检测智能传感器，相关成果于15日公布。
当今机器人已被广泛应用于灾难救援、保健医疗、安全防护和国防等各个领域，而不仅限于工业现场。传统金属基机器人通过将坚硬的机体与关节部位相连，并连接电机等驱动装置来运作，虽然可以发挥强大的力量，但难以实现柔性动作，一旦发生故障还可能对人造成伤害。近来虽出现了由柔软且具有高柔性的材料制成的“软体机器人”，但与金属基机器人相比，其控制难度较高，仍是一大问题。
研究团队从章鱼等软体动物自由活动的方式中获得灵感，没有选择通过精密计算来控制软体机器人的运动，而是采用让其自动对周围环境作出反应的方式。研究人员对两种柔软但膨胀能力不同的高分子薄膜进行图案化设计，使软体机器人能够根据环境变化，自然产生弯曲、折叠、扭转等期望的运动。同时，引入在蝴蝶等昆虫身上可见的螺旋纳米结构，使软体机器人具备选择性反射不同颜色光线的光子晶体特性。借此，当周围环境发生变化、软体机器人发生运动时，其颜色也会随之改变，用户可以通过颜色变化轻松识别其状态。
尤其是，研究团队将软体光子晶体机器人加以应用，开发出一种可以简单、快速判断水是否被甲醇污染的传感器。甲醇一旦摄入过量，会对人体造成头痛、呕吐、眩晕、视力障碍等致命影响，但其价格比乙醇低70%以上，自新冠疫情之后，因误用和滥用带来的受害案例不断增加。利用软体光子晶体机器人的甲醇检测传感器可重复使用数十次，具有较高经济性。此外，该甲醇检测传感器无需电力等外部能源，因而能够在任何时间、任何地点方便地检测被甲醇污染的水。而且，软体机器人螺旋纳米结构产生的圆偏振光特性极难被伪造与篡改，对于确保产品的可靠性也极为有效。
研究团队开发的软体机器人还成功再现了多种运动形态，例如老鹰捕捉猎物的动作、毛毛虫爬行的动作、植物缠绕支架向上攀爬的动作、蚂蚁抬起物体搬运的动作等。综合应用这些功能，有望开发出能够进入人体内部，在不损伤柔软内脏器官的前提下完成创面治疗的柔性智能新一代手术机器人用材料。
Kim Daeyoon 博士表示：“本次研究的意义在于，将技术上仍处于初级阶段的软体机器人具体化，使之能够真正为日常生活提供帮助。今后如果能够开发出可对多种外部刺激同时作出即时响应的多重刺激响应型材料，软体机器人就有望在更广泛的领域实现商业化应用。”
本研究成果已发表在《Advanced Functional Materials》（影响因子：19.924，期刊分区指标JCR：4.658%）上，并被选为封面论文，同时入选机器人学领域热点议题（Hot Topic）。
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