中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院杜學(xué)敏團(tuán)隊近日成功研制出能通過顏色變化進(jìn)而實現(xiàn)與環(huán)境交互，同時還能運動的軟體爬行機(jī)器人。該研究成果7月31日在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）姊妹刊《Matter》上。

論文鏈接：

https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385（19）30037-2

“傳統(tǒng)的軟體驅(qū)動器難以兼具變形與變色的多功能特性，而我們研發(fā)的爬行機(jī)器人能夠像自然界中的生物一樣，自主感知環(huán)境變化并及時做出反應(yīng)。”杜學(xué)敏博士接受記者采訪時說道。

據(jù)介紹，受變色龍的啟發(fā)，杜學(xué)敏團(tuán)隊以周期性排布的納米顆粒為模板，注入特殊材料并固化后，通過移除納米顆粒模板，進(jìn)而獲得具有周期性納米孔洞結(jié)構(gòu)的變色薄膜。該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至0.2秒，并且通過調(diào)控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短，從而實現(xiàn)不同的顏色變化。

該項研究的另一大突破在于快速變色的同時，結(jié)合可控變形與可控運動的材料，實現(xiàn)了仿變色龍的驅(qū)動。“通過模仿自然界中蛇和蚯蚓等爬行生物的運動方式，我們設(shè)計出了既能變色又能定向爬行的軟體機(jī)器人，其運動速度達(dá)到了0.16cm/s（一分鐘可以爬行逾6倍自己身長的距離）。”杜學(xué)敏介紹說，該成果有望在傳感、通訊及機(jī)器人偽裝等方面實現(xiàn)應(yīng)用。

據(jù)了解，經(jīng)團(tuán)隊實驗表明，該爬行機(jī)器人的變色與變形持續(xù)逾100個循環(huán)后，仍然能保持優(yōu)良的驅(qū)動特性。此外，團(tuán)隊還將此次研發(fā)材料設(shè)計成風(fēng)車、花朵等各式復(fù)雜形狀。

對于該研究成果的未來應(yīng)用，杜學(xué)敏表示，研究團(tuán)隊目前已將此次研發(fā)材料與特種機(jī)器人結(jié)合，實現(xiàn)了機(jī)器人與環(huán)境實時交互的功能。未來計劃將材料特性與人形機(jī)器人相結(jié)合，做成機(jī)器人的“皮膚”，賦予機(jī)器人更擬人的情緒表達(dá)。