空气驱动的“无脑”机器人问世

科技日报记者 张佳欣

由英国牛津大学领衔的研究团队研发出一种全新的软体机器人，它们无需电子元件、马达或计算机，仅靠空气压力就能运作。研究显示，这种“无脑”机器人并不依赖中央控制系统或程序指令，而是通过自身结构与外界的物理作用实现运动与协调。相关研究5日发表在《先进材料》杂志上。

这一成果为发展具身智能开辟了新方向，也就是将决策与行为直接编码在机器人的结构中，从“靠大脑控制的机器人”，发展到“身体本身就是智能系统的机器人”。这种新型机器人更高效、更节能，未来有望在能源有限、环境复杂的场景中实现自适应工作。

软体机器人由柔性材料制成，擅长穿越复杂地形或操控易碎物体。该领域的一个重要目标是，将行为与决策机制直接写入机器人的物理结构，使其无需复杂的感知和编程系统就能自适应环境。但如何让这种自动化行为自然涌现，一直是一大挑战。

许多生物体无需中央控制就能实现身体协调。研究团队从自然界汲取灵感，设计出一种模块化气压单元，能够像电子电路中的电流一样传递空气压力，并完成不同机械功能。根据气流设置，这一单元可执行3种任务：像肌肉一样在气压变化下运动；像触觉传感器一样感知接触变化；像阀门一样控制气流通断。

这些模块犹如乐高积木，多个几厘米大小的相同单元无需改变基本设计即可拼装成不同机器人。团队在实验室组装了鞋盒大小的桌面原型，能完成跳跃、震动、爬行等动作。在特定连接下，单个模块可同时执行3种功能，只需持续施加气压，就能自主产生节律运动。当多个模块连接在一起时，它们会自然形成同步节奏，而无需任何计算机控制。

团队展示了两种典型装置：一种“摇动机器人”，能通过旋转平台自动将珠子分类；另一种“爬行机器人”，能感知桌面边缘并自动停止，防止坠落。整个过程完全由机械反馈实现。这种协调行为不是预设指令的结果，而是由模块之间的相互作用及其与环境的物理耦合自然产生。

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这项突破将机器人从“算法驱动”转化为“结构驱动”，重新定义了机器人的自主性逻辑。在应用层面，此类机器人有望突破传统机电系统的极限：如在核污染区域、人体内腔等极端环境中，无电子元件的特性可避免电磁干扰与硬件损毁；模块化设计则支持快速重构功能，像生物组织般自适应多变场景。更深远来看，这项技术在未来或可发展出能自修复、自进化的机械生命体。