研究人員開發了一種新的軟機器人設計，它可以同時執行三種行為：向前滾動、像唱片一樣旋轉以及沿著圍繞中心點的軌道運行。該設備無需人工或電腦控制即可運行，預計將開發可用於導航和繪製未知環境的軟體機器人設備。

新的軟體機器人稱為扭曲環機器人。它們由帶狀液晶彈性體製成，像羅蒂尼麵條一樣扭曲，然後在末端連接在一起，形成類似手鐲的環。當機器人放置在溫度至少為 55° 攝氏度（131° 華氏度）的表面（比周圍空氣更熱）時，色帶接觸表面的部分會收縮，而色帶暴露在空氣中的部分則收縮。這會引起滾動運動；表面越暖，機器人滾得越快。

「絲帶在其上滾動橫軸論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程系副教授尹傑說。美國國家科學院院刊。

扭曲的環形機器人也沿著其中心軸旋轉，就像轉盤上的唱片一樣。當扭曲的環形機器人向前移動時，它會沿著圍繞中心點的軌道運行，本質上是在一個大圓圈移動。然而，如果扭曲的環形機器人遇到邊界（例如盒子的牆壁），它就會沿著邊界移動。

「這種行為對於繪製未知環境特別有用，」尹說。

扭曲的環形機器人是其行為由物理智慧控制的設備的例子，這意味著它們的行為是由它們的身體決定的。結構設計以及它們的製造材料，而不是由電腦或電腦控制人為幹預。

研究人員能夠透過設計設備的幾何形狀來微調扭曲環形機器人的行為。例如，他們可以透過向一側或另一側扭轉絲帶來控制扭轉環形機器人的旋轉方向。改變色帶寬度、色帶扭轉次數等都會影響速度。

在概念驗證測試中，研究人員表明，扭曲的環形機器人能夠遵循各種密閉空間的輪廓。

「無論扭曲的環形機器人被引入這些空間的哪個位置，它都能夠到達邊界並沿著邊界線繪製空間的輪廓——無論它是正方形、三角形等，」齊方傑說，該論文的第一作者和博士學位。北卡羅來納州立大學的學生。“它還可以識別邊界中的間隙或損壞。”

「我們還能夠透過在空間中引入兩個扭曲的環形機器人來繪製更複雜空間的邊界，每個環形機器人機器人齊說。透過比較兩個扭曲環形機器人的路徑，我們能夠捕捉到更複雜空間的輪廓。

尹說：“原則上，無論一個空間多麼複雜，如果你引入足夠多的扭曲環形機器人來繪製整個圖景，並且每個機器人都給出其中的一部分，那麼你就能夠繪製它。”「而且，考慮到這些產品的生產成本相對較低，這是可行的。

「軟機器人技術仍然是一個相對較新的領域，」尹說。“尋找以可重複的、工程化的方式控制軟機器人運動的新方法推動了該領域的發展。加深我們對可能性的理解是令人興奮的。”

該論文由北卡羅來納州立大學博士後李彥斌和趙耀共同撰寫；洪耀業，最近獲得博士學位。北卡羅來納州立大學畢業生；清海濤博士北卡羅來納州立大學的學生。