芬蘭坦佩雷大學和中國安徽建築大學的研究人員在軟體機器人領域取得重大突破。他們的研究推出了第一個環形光驅動微型機器人，可以在黏液等黏性液體中自主移動。這項創新標誌著開發能夠在複雜環境中導航的微型機器人向前邁出了一大步，在醫學和環境監測等領域具有廣泛的應用前景。

他們的論文題為“使用零彈性能量模式的光操縱運動”，最近發表在發表在自然材料。

透過光學顯微鏡觀察，可以看到隱藏的充滿生命的宇宙。大自然為微生物設計了巧妙的方法來導航其黏性環境：例如，大腸桿菌採用螺旋形運動，纖毛以協調的波浪運動，鞭毛依靠鞭子般的拍打來推動自己前進。然而，由於壓倒性的黏滯力，在微尺度上游泳就像人類試圖在蜂蜜中游泳一樣。

受到大自然的啟發，專門研究尖端微型機器人技術的科學家現在正在尋找解決方案。坦佩雷大學開創性研究的核心是一種被稱為液晶彈性體的合成材料。這種彈性體會對雷射等刺激做出反應。當受熱時，它會因靜態力和動態力相互作用引起的特殊零彈性能模式 (ZEEM) 而自行旋轉。

該研究的第一作者、坦佩雷大學博士研究員鄧子軒表示，這項發現不僅代表著在軟體機器人同時也為開發能夠在複雜環境中導航的微型機器人鋪平了道路。

「這項研究的影響超出了機器人技術的範圍，可能會影響醫學和環境監測等領域。例如，這項創新可用於透過生理黏液運輸藥物，並在設備小型化後疏通血管，」他說。

甜甜圈形狀簡化了游泳機器人的控制

幾十年來，科學家一直對微尺度游泳的獨特挑戰著迷，這是物理學家愛德華·珀塞爾(Edward Purcell) 於1977 年提出的概念。 ）的人，因為它有改善導航的潛力黏滯力占主導地位而慣性力可以忽略不計的環境中微生物的生長。這稱為斯托克斯狀態或低雷諾數限制。儘管看起來很有希望，但尚未證明這種環形游泳器。

現在，環形設計的突破簡化了游泳機器人的控制，消除了對複雜架構的需求。透過使用單光束觸發非往復運動，這些機器人利用 ZEEM 自主確定其運動。

「我們的創新使斯托克斯體系中的三維自由游泳成為可能，並為探索微流體環境等密閉空間開闢了新的可能性。此外，這些環形機器人可以在滾動和自推進模式之間切換以適應其環境。

鄧認為，未來的研究將探索多個環面的相互作用和集體動力學，有可能導致這些智慧微型機器人之間的新通訊方法。

光驅動軟機器人技術的最終發展

這項最新研究代表了兩個主要研究項目的成果。

第一個項目，風暴機器人，旨在培養軟機器人領域的新一代研究人員，特別關注液晶彈性體。作為該計畫的一部分，鄧的博士論文研究重點是開發可以在空氣和水中有效移動的光驅動軟機器人。他的工作由坦佩雷大學 Arri Priimagi 教授和曾浩教授共同指導。

第二個項目，在線的，探索非平衡軟執行器系統。該計畫旨在實現自我維持運動，實現運動、互動和通訊等新穎的機器人功能。