Science Robotics發布韓國"毛毛蟲"機器人，僅靠環境濕度變化就能前進！

一直以來，

很多科學家試圖尋求一種安全的方式為有望在人體內工作的機器人供能，

但是，發明一種安全無害的電池實在不容易！

這成為了很多機器人模型應用於體內的瓶頸。

能夠為人體內機器人供能的方式要具備這樣幾個條件：

一， 安全無害；二，體積要小；三，持續續航。

而現有的電池類型往往有毒有害、體積不夠小，

如果縮小體積又難以滿足持續續航的需要。

於是，一些科學家另闢蹊徑：

放棄電池供能，採用其他的方式驅動機器人的運動。

來自首爾國立大學的科研人員

就在不久前的《Science Robotics》上公布了一項研究成果，

他們受到植物運動方式的啟發，

開發了一種依靠濕度運作的小型機器人，

這個機器人不再需要持續供能，

依靠吸收周圍環境的水分就能前行！

乍一看，是不是很像壓扁的毛毛蟲！

它可以以尺蠖或蛇的相似姿態在表面行進，

能夠爬行、前後蠕動，還可以蜷曲！

還可以通過吸收地面或空氣中的水分來改變形狀和大小。

科學家們將這個機器人稱為hygrobot，

其中hygro-代表濕度。

前面提到，這個機器人的靈感來源於植物，

這個植物其實是非洲的一種灌木植物——枯野葵。

更確切地說，研究人員模仿的是枯野葵種子的鬃毛。

枯野葵它本身是一種多肉植物，

其種子可以鑽進土裡，

並且擁有多層細胞，

其中一些細胞層對濕度敏感，

另一些細胞層則不會在濕度變化時做出反應。

當枯野葵種子與水汽相遇，受濕度影響的細胞層將會伸展或膨脹，

這一現象稱為干縮濕脹。

同時，由於其他細胞層並不發生改變，

植物體的外在表現可能是旋轉動作，

將種子甩向地面，或是開合動作，

這樣的過程，能使枯野葵的種子達到播撒所需的最佳狀態！

研究人員就是模擬枯野葵對環境濕度的這個反應，

研製了機器人hygrobot本身的雙層材料。

這種雙層材料不是由植物材料製成，只是模仿植物背後的機制，

由納米纖維製成。

雙層材料的一層吸收水分，另一層不吸收。

當機器人放置在潮濕的表面上時，

吸濕層膨脹，使機器人弓起。

一旦乾燥，

機器人就會回落，循環重複。

這樣，機器人就能像圖中一樣前進了！

是不是既簡單又神奇？

其實和枯野葵類似的植物還有很多，比如松果，

松果的鱗片在潮濕時緊閉，

乾燥時則打開，

由此其內部的種子也能夠傳播得更遠！

因為植物的運動相對緩慢，

一個簡單的彎曲伸直過程可能需要花費整整一天。

所以研究人員使用了一種活性納米纖維增加了吸收層的表面積，

允許機器人能快速吸收空氣中的水分。

另外，我們知道，空氣中的水分是一種全天然的能量來源，

沒有毒性，不像電池可能會發生爆炸，

而這個機器人又能有效利用白天和夜晚間明顯的濕度變化，

甚至都不需要太陽能，

看起來非常綠色和環保了！

這個機器人雖然運動不夠迅速，目前看來也比較單一，

但由於體型可以非常小，

可以在特定環境發揮自身特色。

研究人員曾將它塗滿抗生素放在充滿細菌的培養皿中，

發現它能夠自行運動並進行殺菌！

換一個角度，如果在人體內部，

研究人員表示，這種機器人能執行像消毒傷口、消除皮膚皺紋、促進皮膚組織的新陳代謝等類型的工作。

這與德國馬普智能系統研究所曾研究的另一種由磁鐵激活的不用電池的機器人類似，

也可以將藥物輸送到目標位置，

結合人體內的特殊環境，甚至還可以配備感測器對身體狀況進行追蹤。

這也讓小編想到，去年，

吉林大學的研究團隊也開發出過一種不需外部電力驅動的「昆蟲型四足機器人」，

通過吸管吹氣改變其上方的濕度，它就會發生捲曲和形變，隨後恢復原狀。

重複改變濕度的過程也能夠讓它運動起來。

但很明顯，與機器人hygrobot不同，它還需要一定的外力。

目前，研究人員正在拓展機器人hygrobot的運動能力，

並為其搭載感測器，使它能夠對某種特定的氣體做出反應。

團隊表示，機器人hygrobot也將有機會在軍事、工業，

特別是在電量不足可能造成安全隱患的醫療場景下實現應用！