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【科技前沿】

近日，清华大学航天航空学院张一慧教授的研究团队成功研发了一种新型微型软体攀爬机器人，能够适应多种复杂表面的攀爬需求。这种机器人的尺寸小巧，从6毫米到90毫米不等，重量则在0.2克至3克之间。它不仅能够在圆柱面内外侧、波浪面、楔形面、球面等多种表面灵活移动，还可以在不同表面之间自由过渡。

微型机器人因其小巧的体积，特别适合进入人类难以触及的复杂环境执行特定任务，比如探测和生物医学领域。软材料制成的驱动器赋予了机器人出色的灵活性和适应性，这使得微型软体攀爬机器人成为研究热点。不过，如何让这类机器人在各种表面间自如行动，依然是一个技术难题。

在这项研究中，研究团队采用液晶弹性体的定制化驱动应变设计策略和屈曲组装方法，开发出一系列具备高度定制化三维变形能力的小型电热驱动器。与现有技术相比，这种驱动器在毫米级别上能实现更为复杂的变形效果，且最大弯曲角度更大。此外，它们在受热时还能恢复原有形状，并且刚度可调。

基于这些创新成果，研究团队设计了一款集成了可重构静电吸附脚掌、可变形身躯及智能关节的微型软体攀爬机器人。通过对机器人变形特性和脚掌吸附性能的测试，他们发现机器人能够在多种表面稳定地移动。受水螅运动方式的启发，科学家们利用智能关节的可变刚度特性，使机器人能够在行进、翻滚和翻转三种模式间自由切换。因此，这款机器人不仅能应对不同材质、粗糙度和形状的墙面，还能轻松跨越不同表面间的界限。

张一慧表示，这款微型软体攀爬机器人在进入狭窄、复杂空间方面表现优异，可用于替代人类完成某些探测工作。例如，在飞机引擎、炼油设备等复杂系统内部，该机器人可以穿过各种管道和齿轮结构，到达指定位置进行故障排查等工作。

该研究成果已于近期在《美国科学院院报》上发表，题目为《一种可在复杂表面攀爬和过渡的基于可变形三维驱动器的微型软体机器人》。