芬兰坦佩雷大学和中国安徽建筑大学的研究人员在软体机器人领域取得重大突破。他们的研究推出了第一个环形光驱动微型机器人，可以在粘液等粘性液体中自主移动。这项创新标志着开发能够在复杂环境中导航的微型机器人向前迈出了一大步，在医学和环境监测等领域具有广阔的应用前景。

他们的论文题为“使用零弹性能量模式的光操纵运动”，最近发表在发表在自然材料。

通过光学显微镜观察，可以看到隐藏的充满生命的宇宙。大自然为微生物设计了巧妙的方法来导航其粘性环境：例如，大肠杆菌采用螺旋形运动，纤毛以协调的波浪运动，鞭毛依靠鞭子般的拍打来推动自己前进。然而，由于压倒性的粘性力，在微尺度上游泳就像人类试图在蜂蜜中游泳一样。

受到大自然的启发，专门研究尖端微型机器人技术的科学家们现在正在寻找解决方案。坦佩雷大学开创性研究的核心是一种被称为液晶弹性体的合成材料。这种弹性体会对激光等刺激做出反应。当受热时，它会由于静态力和动态力相互作用引起的特殊零弹性能模式 (ZEEM) 自行旋转。

该研究的第一作者、坦佩雷大学博士研究员邓子轩表示，这一发现不仅代表着在软机器人同时也为开发能够在复杂环境中导航的微型机器人铺平了道路。

“这项研究的影响超出了机器人技术的范围，可能会影响医学和环境监测等领域。例如，这项创新可用于通过生理粘液运输药物，并在设备小型化后疏通血管，”他说。

甜甜圈形状简化了游泳机器人的控制

几十年来，科学家们一直对微尺度游泳的独特挑战着迷，这是物理学家爱德华·珀塞尔 (Edward Purcell) 于 1977 年提出的概念。他是第一个想象环形拓扑（甜甜圈形状）的人，因为它有改善导航的潜力粘性力占主导地位而惯性力可以忽略不计的环境中微生物的生长。这称为斯托克斯状态或低雷诺数限制。尽管看起来很有希望，但尚未证明这种环形游泳器。

现在，环形设计的突破简化了游泳机器人的控制，消除了对复杂架构的需求。通过使用单光束触发非往复运动，这些机器人利用 ZEEM 自主确定其运动。

“我们的创新使斯托克斯体系中的三维自由游泳成为可能，并为探索微流体环境等密闭空间开辟了新的可能性。此外，这些环形机器人可以在滚动和自推进模式之间切换以适应其环境。”邓补充道。

邓认为，未来的研究将探索多个环面的相互作用和集体动力学，有可能导致这些智能微型机器人之间的新通信方法。

光驱动软机器人技术的最终发展

这项最新研究代表了两个主要研究项目的成果。

第一个项目，风暴机器人，旨在培养软机器人领域的新一代研究人员，特别关注液晶弹性体。作为该项目的一部分，邓的博士论文研究重点是开发可以在空气和水中高效移动的光驱动软机器人。他的工作由坦佩雷大学 Arri Priimagi 教授和曾浩教授共同指导。

第二个项目，在线的，探索非平衡软执行器系统。该项目旨在实现自我维持运动，实现运动、交互和通信等新颖的机器人功能。