机器人皮肤助力微型机器人穿越复杂脆弱环境

加州大学圣地亚哥分校研究团队近日开发出一种软体机器人皮肤（soft robotic skin），利用其创新性设计，成功指导微型藤蔓机器人穿越复杂的血管和精密引擎内部。这一突破性研究发表于《科学进展》（Science Advances）杂志，展示了软体机器人未来在微创手术及工业维护方面的广阔应用前景。

研究团队采用液晶弹性体材料（liquid crystal elastomer）制造出极薄且强劲的致动器，并将其整合到藤蔓机器人柔软的表皮上。这些机器人通过调控体内压力和致动器温度可在复杂路径中灵活游走。实验表明，配备该软体皮肤的藤蔓机器人成功导航过模拟人类动脉的曲折路径，同时穿过了模拟喷气引擎内部狭窄的结构空隙。

小型化与灵活性：突破关键性难题

据该研究论文的通讯作者、加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系副教授塔尼娅·K·莫里莫托（Tania K. Morimoto）介绍，此类操控性极强的软体藤蔓机器人在目前已实现厘米到米级的大规模生产，但如何实现微小尺度的灵活性一直是业界的难题。传统的气动驱动器、马达或拉线控制方法难以缩小至毫米级别，且性能无法满足需求。该研究通过集成液晶弹性体致动器，创造了适用于微型软体机器人的高效转向解决方案，突破了尺寸限制。

“我们的研究工作是实现小型可操控软体藤蔓机器人迈出的重要一步，这些机器人在精密、受限环境中的应用潜力非常巨大，”莫里莫托表示。

技术测试：应对极端环境

研究人员将这种软体皮肤安装在直径仅 3 至 7 毫米、长度约 25 厘米的柔性藤蔓机器人上，该机器人通过“头部生长”的方式工作，即将皮肤从内部翻出以推进前行。当致动器启动时，机器人能够完成多个超过 100 度的大幅转弯，同时挤压穿过直径仅为自身一半的狭窄间隙。

例如，在模拟人体大动脉和连接血管的测试中，机器人不仅成功穿越了复杂的血管模型，还被安装上一枚微型摄像头，用于检查目标区域。另一项试验中，机器人灵活地穿梭于模拟喷气发动机的内部复杂结构，完成对不同部位的精准检查。