美国研发出新型机器人：数百种形态变换自如，复杂地形轻松应对

10月18日，据外媒Interesting Engineering报道，美国北卡罗来纳州立大学研究团队成功开发出一种新型薄膜机器人。这些机器人无需马达驱动，却能执行跳跃、爬行等多种动作，并可通过折叠呈现数百种稳定形态。

这款名为"metabots"的机器人形似可自主活动的塑料薄膜，既能在平面上灵活滑动，又能精准抓取物体。

北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授、论文通讯作者殷杰（音译）介绍道："我们从带孔洞的简易聚合物薄膜着手，通过在表面涂覆特殊功能薄膜，即可加入对电场或磁场敏感的材料。这些薄膜作为执行器，让我们能够远程控制薄膜形变与运动轨迹。"

报道显示，这类平面机器人具备多种运动模式，不仅能实现跳跃或爬行等动作，还能根据需求自主调节移动速度。

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生周才志（音译）补充说明，多片薄膜连接后，初始的平面结构可自主弯曲折叠，形成多种稳定构型。"例如四片薄膜组合时，metabot既能保持纸张般的平坦状态，又能折叠形成256种不同的稳定构型。"

研究团队进一步指出，这些机器人可根据地形变化实时调整形态与步态，精准执行抓取、搬运等多样化任务。"在薄膜中加入压电材料后，通过调节电压和频率参数，可使metabots产生可控振动，从而精确控制运动方向。典型场景下，metabot能在原位实现向左或向右的自主旋转。"

该研究成果发表于《科学进展》期刊，通过利用可展开表面的多稳态薄壳超结构，实现了高可重构特性，适用于自适应操作与自主运动场景。这些结构由带孔洞的切割粘合聚合物片构成，可编程存储弹性势能。

其中单个基础单元可实现20种稳定形态，而四单元组合通过简单折叠即可产生256种重构状态。

研究人员强调："当这些超结构与多响应软执行器结合后，就构成了高度自适应的metabots系统，包括通用非侵入式软抓手、磁控多步态跳跃器以及磁电双响应的爬行机器人。"这些系统适应性强、机动性高，能通过自主变形在复杂地形与狭窄空间中自由穿行，为节能可重构的软体机器人平台奠定了坚实基础。

殷杰表示："目前尚属概念验证阶段，但已充分证明这种机器人方案兼具低成本与高灵活性优势。我们将超材料与机器人技术深度融合的实验结果，展现出非常可观的应用前景。"

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