软体机器人新型驱动技术来临：外加电场和磁场

机器人专家们正在研究制造具有柔软灵活躯干的机器人。软体机器人由于其本质上的可塑性，有着传统的刚性机器人无法具备的一些优点，比如更安全，更抗摔，并且能够兼容各种独特的运动方法。但是由于常用的供电和驱动方法并不具备柔性特质，软体机器人的这些优点不得不打折扣。

但是在上周，两种新的方法被发表，分别利用外部磁场和电场来驱动软体机器人的扑翼运动。

上图为浙江大学研发的软体机器鱼。该软体机器鱼利用介电高弹体薄膜作为软体扑翼。介电高弹体在外加电场作用下，可以在较短时间内产生较大形变，但是需要的电压通常在10 千伏级。

跟传统介电高弹体不同，该软体机器鱼的介电高弹体扑翼并非绝缘的，而是充分利用了水的导电性从而构成电极和电场。

此外，该软体机器鱼还有其他一些引人注目的创新点。首先它基本是全透明的，包括鱼身、鱼鳍、鱼尾和高弹性肌肉扑翼。虽然附加的电池和电子器件不是透明的，但是却使得它能够完全独立自主运行。

一个450毫安时、3.7伏的电池可以保证该软体机器鱼以1.1厘米/秒的速度在水下持续运行3小时15分钟，甚至还可携带一个小型摄像头。它的最大运动速度可以达到6.4厘米/秒，正常工作温度可以从略高于冰点（0°C）到近75°C。

这个软体机器人鱼的运动效率甚至能够与虹鳟鱼相媲美，后者（25厘米长）以10厘米/秒的速度运动时功耗大约为0.03W。当然，真正的鳟鱼运动速度和动态性能会更好，但对于机器人而言，能够达到生物学上的运动效率已经实属难得了。

研究人员还没有确定将这一软体机器鱼用于什么领域，现在更可能的是先验证这些技术的可行性，然后再将下一代机器人应用于实践。

与此同时，北卡罗来纳州立大学的研究人员正致力于研究一种更基础的可以用于软体机器人的驱动技术。虽然还没有到开发机器人的阶段，但他们已经成功利用磁场远程驱动由高分子膜制成的人工肌肉，如上图所示。

研究人员首先将铁粉倒入液体聚合混合物中，然后外加一磁场使得这些铁粉规则排列形成相互平行的链条。这一粘性混合物变成固体后被切成条状，但是那些铁粉链仍然存在，在另一个外加磁场的作用下，铁粉链将会产生位移，从而引起聚合物的形变。

通过改变磁场的强度和方向，或者调整聚合物的结构，研究人员制造出了不同的具有应用前景的软体驱动器，比如一个可以提起50倍于自身重量的悬臂，一个像肌肉一样伸缩的手风琴结构，一根像蠕动泵一样带有行进压缩波的管子。

这些驱动器造价低廉，制造简单，但是只限于有外力作用的情况下。所以它们在体内机器人，或者一些不需要持续驱动的场景中也许能够更好地发挥其优势。

编辑：延廷芳

参考：http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/electric-and-magnetic-fields-drive-soft-flexible-robots

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