受植物启发的软体机器人能够生长以到达难以到达的地方

机器人经常模仿生命。我们习惯于机器人模仿人类和动物，但除了腿形身体的限制之外，还有很多生命可以启发有用的机器。加州大学圣巴巴拉分校和斯坦福大学的研究人员制造了一种带有长触须的机器，它可以执行危险的任务，例如穿过瓦砾为受困的地震幸存者泵送空气。

在《科学机器人》杂志的一项新研究中，研究人员 Elliot W. Hawkes、Laura H. Blumenschein、Joseph D. Greer 和 Allison M. Okamura 展示了一种像生物一样在太空中移动的机器人，但最好将其视为一种快速生长、有用的机械植物，它由一只不动的脚展开。该机器人的设计显然是受植物的启发。

霍克说：“我记得我观察过一株英国常春藤，几个月过去了，它在我的书架角落里生长，寻找阳光，我想着它正在以某种非常缓慢的方式生长着。”

机器人可以去的一个地方是“空中”。机器人的身体由聚乙烯制成（与塑料购物袋的材料相同），通过电池供电的气垫泵充气膨胀。机器人身体上布有一根柔性天线，可以向空中弯曲，迅速创造出一种即兴的无线电广播方式。

机器人可以从 11 英寸长的套管中伸出，最长可达 236 英尺，即体积增加了 25,000%。它可以从门下滑过或拐弯到达目的地。如果压力足够大，它甚至可以穿过裂缝，绕过管道，然后拉下阀门，这种任务可以挽救生命，并使救援人员在天然气泄漏时免受危险。

在其最前端安装一个摄像头，软体机器人甚至可以像植物一样生长，通过寻找光线并向光线弯曲，使顶部或底部的腔室膨胀，使其加长的身体产生弯曲。摄像头伸出机器人身体的末端，其电缆穿过机器人整个长度的核心。随着身体的生长，它会拉动摄像头，并解开部分电缆。对于机器人在其长度末端交付的有效载荷，它们附着在机器人身体的最顶端，一旦机器人完全展开就会出现。

这些有效载荷可能是天线、传感器，甚至是一个微型手术工具。霍克说，他的团队已经将机器人的直径缩小到不到十分之一英寸，目标是制造一台可以展开内部静脉作为导管并使用小刀片帮助进行脑部手术的机器。

对于更传统的救援任务，软体机器人可以穿过粘蝇纸、浓稠液体、裸露的钉子、结冰的表面和狭窄的缝隙，然后成为向被困人员输送空气的容器，或向难以触及的火源输送水。尽管其身体材料很薄，但它可以卷曲和伸展，举起高达 150 磅的重量，有可能将一条腿从废墟中解救出来。机器人的尖端不断伸展，身体却始终保持原位，使其成为一种可靠的路径和机动工具。

“通过生长来导航环境有两个有趣的好处。首先，成长中的机器人可以穿越极具挑战性的受限环境，因为机器人和环境之间没有相对运动，”霍克说。“其次，当机器人的尖端沿着路径移动时，就会形成一个结构。这个结构可以有很多用途，比如通信、支持或运送有效载荷。因此，与受小动物启发的搜救机器人不同，成长中的机器人的身体可以充当管道，向受困的幸存者输送氧气或水。”

未来版本的机器人可能会使用更坚固的材料，如防撕裂尼龙或凯夫拉纤维。对于外科手术应用，霍克表示，该团队希望在不久的将来尝试体内测试。软机器人可能没有更著名的刚性机器人那么受认可，但就像它们复制的植物和动物一样，它们可以很好地融入人形的有机世界。

霍克说：“我认为软机器人并不是为了做一些不同的事情而制造棉花糖机器人，而是在将柔顺性添加到机器人系统时进行根本性的权衡：用传统刚性机器人的精确性和重复性换取软机器人的适应性和人机安全性。”

请观看下面的实际操作：