來自德國馬克斯-普朗克研究所（Max Planck Institute，MPI）的研究團隊，近日造出了一種新型的無纜軟體機器人，大小僅有幾毫米，卻具備運輸和鑽挖等多種功能。
該團隊將機器人稱為“水母機器人”（jellyfishbot），其設計靈感來自缽水母碟狀幼體（scyphomedusae ephyra），研究表明，該機器人能夠像真的水母一般，操控其周圍的水流動，自身完成一系列操作。
視頻 | 水母型機器人（來源：Metin Sitti 教授）
多樣的運動能力讓該軟體機器人在醫療領域有廣闊的應用前景，同時也有助於進一步研究水母的運動形態。此外，該團隊將在這一機器人的基礎之上，開發更小、可生物降解的軟體機器人，以在醫療領域得到實際應用。
該成果於 7 月 3 日登上了Nature Communication，論文通訊作者為來自 MPI 智能系統研究所 Metin Sitti 教授，團隊成員包括 Wenqi Hu 博士、博士生董曉光、任子宇等。
Metin Sitti 教授認為，該研究的突破性意義體現在這是第一個水母機器人能在類似的尺寸條件下，模仿水母完成遊動和捕食等動作。
圖| 機器人設計示意圖（來源：該研究論文）
軟體游泳機器人在醫療和改善水體環境等方面有著廣闊的應用前景。雖然目前已有能夠游泳的微型機器人設計，但是隨著機器人尺寸的縮小，讓機器人具備諸如操控物體等高級功能仍是一項不小的挑戰，主要原因在於機器人可以搭載的組件的尺寸有限。
Metin Sitti 所在團隊想要解決的問題是在縮小機器人體積的同時，讓其具備運動、捕捉和操縱微型物體的能力。這也是團隊將水母作為機器人原型生物的原因。
圖丨機器人攜帶小球翻過中間的障礙物（來源：該研究論文）
Metin Sitti 向 Deeptech 介紹，水母是最為常見、最節能且功能多樣的軟體游泳生物，就算在幼年時期，體積非常小、身體結構非常簡單的時候，也能具備出色的行動能力，這給了團隊很大的啟發。
Metin Sitti 及同事參照這一模型，設計並製造了一種僅有幾毫米大小的機器人，他們將一個磁性複合彈性體核（直徑 3 毫米）與 8 個可彎曲的垂瓣連接在一起，施加振蕩磁場後，這些垂瓣便會收縮再恢復，就像游泳的水母一樣。
為了探究軟體機器人與周圍液體流動之間的關係，團隊研究了機器人在多種不同的游泳模式下的表現。
例如，它們可以移動其柔軟的身體，像真正的水母一樣向上遊動。
圖 | 機器人向上遊動（來源：Metin Sitti 教授）
在過往的水母狀機器人的研究中，其他研究者的關注焦點主要是機器人的遊動能力，而 Metin Sitti 則不滿足於此。除了游泳，他們的機器人也能選擇性地運輸不同大小的球珠（這一過程則參考了水母捕食時的運動狀態）、鑽入球珠中逃避捕食者、混合不同的流體等。
圖 | 水母機器人實現的四個功能：a）運輸兩種不同尺寸的球珠; b）在細珠池中模擬挖洞並尋找獵物; c）混合兩種不同顏色的染料; d）產生不同的軌跡(generating a chemical path)（來源：該研究論文）
實驗證明，模仿水母的設計讓機器人在體積極小的情況下依然具備出色和多樣的運動能力，讓這款機器人在實際應用層面有很大的想象空間。
圖 | 水母選擇性帶走大的球珠（來源：Metin Sitti 教授）
董曉光認為，一種可能的應用場景是，配合超聲成像的指引，機器人可以在膀胱內遊動，並與特定目標如腫瘤組織貼合，以進行長時間精準釋放抗癌藥物。”這將可能對患者帶來巨大幫助，包括減少常規治療可能帶來的痛苦和提高治療效率等。
這也是團隊接下來的重點研究方向。Metin Sitti 告訴 DeepTech，在工程應用方面，團隊將嘗試把軟體機器人應用到醫療領域。他透露，團隊已經設計並製造了可以在膀胱內移動並進行精準送藥的機器人原型。此外，他們還將使用這些軟體機器人來有目的地堵住輸卵管或血管，以達到避孕或其他治療目的。重要的是，機器人在體內的運動是完全通過控制磁場變化遠程操控的。
不過在實現這些目標之前，仍待解決的技術問題包括使用完全可生物講解的材料，目的是為了讓機器人在完成了特定任務後可在人體內降解，從而免去將機器人取回的過程。此外，團隊還正努力將機器人進一步小型化，將其尺寸縮小至 100 微米以下，如此便能在人體血管內遊動和工作。
Metin Sitti 表示，團隊已獲得相關資金支持，將這項機器人技術用在實際的醫療應用中。研究團隊將會現在動物體內進行相關實驗，最終目標是將其用在人類患者的疾病治療中。
-End-
參考：
坐標：北京·國貿
請隨簡歷附上3篇往期作品（實習生除外）
香港九龍灣馬來街興發大廈15樓D室