陈根：从猎豹启发到水母启示，机器人的自然原型_风闻

文/陈根

听到“软体”，人们总是本能地想到毛毛虫之类行动比较缓慢的生物。而对于机器人，我们本能的感受则是“刚硬”。而今年来，一支由美国科学家组成的科学团队尝试在软体机器人上以猎豹的这种奔跑原理为灵感复制这种运动，这项称之为LEAP的研究发表在《科学·进展》上。

借助于这种技术，LEAP能够以每秒2.7个身体长度的速度在平坦、坚实的地面上驰骋。另外，如果给该软体机器人配备鳍的话，它的最大游泳速度可以达到每秒0.78个体长。相比之下，目前最快的传统软体机器人在陆地上的最高速度为0.8，游泳时为0.7。

近日，科学家们在受猎豹启发的快速移动机器人上做了技术的更新与改进，这次，是受了水母的启发。研究人员表示“之前的工作主要集中在制造软体机器人，这些机器人的灵感来自猎豹**——虽然机器人的速度非常快，但它们仍然有一个僵硬的内脊柱。**”

研究人员想做一个完全柔软的机器人，没有内脊柱，仍然利用那种在两种稳定状态之间切换的概念，以使软体机器人的移动更加有力——而且更加快速，而在这个设想下受到启发的动物之一就是水母。这项研究已发布在《先进材料技术》上。

软致动器通常设计为固有无应力和稳定。放松这样的设计约束可以探索利用机械预应力和弹性不稳定性来实现潜在的高性能软机器人。在实验中，研究人员利用预应变松弛策略设计了二维和三维预弯柔性驱动器，具有可调单稳态和双稳态特性，可用于多功能软机器人。

通过将带嵌入式气动通道的无应力活性层粘结到单轴或双轴预拉伸弹性体条或圆盘上，预应变释放后分别产生预弯曲的二维梁状弯曲致动器和三维拱起致动器。这种预弯软致动器通过简单地控制预应变和偏置双层厚度比，在驱动下表现出可调的单稳态和双稳态行为。

它们在多功能软机器人技术中的意义在于实现高性能的操作和移动，包括通过预应力抓取物体的节能软夹持器、快速幼虫式跳跃式软履带，平均移动速度为0.65身体长度s−1（51.4 mm s−1），快速游泳的双稳态水母状软机器人，平均速度为53.3毫米s−1**，**而作为研究的一部分，研究的三种水母都没有超过每秒30毫米的速度。