救援队抵达坍塌矿井现场，向下数百米钻了一个通往小型洞穴的钻孔。他们将一个圆柱形、配备摄像头的金属机器人放入孔中，机器人将下降并搜寻幸存者。当机器人向下爬行时，地面发生位移，钻孔坍塌至原来直径的一半，压碎了机器人。现在怎么办？如果机器人是用可变形聚合物制成的，它就可以像蠕虫一样简单地拉长和缩小形状，并继续执行任务。
这种“软体”机器人目前仅存在于实验室中，但材料科学、控制理论、储能和柔性电子技术的进步可能会改变这种情况。柔性自动化设备可能很快就能在矿山、工厂以及人体内部执行高难度任务。
在制造软体机器人方面，工程师们正在模仿章鱼、蠕虫和其他无脊椎动物的运动方式。既然气动聚合物触手可以更便宜、更高效地完成工作，为什么还要花费时间和金钱使用致动器、电缆和电机来复制人手呢？在一次尝试中，康奈尔大学的研究人员用一个装满空气和咖啡渣的小球制造了一个“通用夹爪”。当夹爪与物体接触时，它会贴合物体的形状。通过抽出球内的空气，研究人员使球慢慢变硬，从而轻柔地抓住物体。或者，类似的机器人可以用柔软的聚合物制成，这些聚合物会响应电流而膨胀、收缩和弯曲。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续发布关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的报道。
传统的、受脊椎动物启发的机器人可能比其柔性 counterparts 更快更强，但由气压或电流驱动的软体机器人可能更有效地操纵各种物品，并且更适应在不同的环境中移动。它们的橡胶成分也可能使它们更可能在工厂车间倾倒或踩踏后幸存下来。
哈佛大学怀特塞德斯研究小组的研究人员制造了各种形状可变的聚合物机器人，包括一种一米长的四足机器人，它看起来像一对在茎部连接的 Y 字形。空气被泵入机器人气动通道层中的阀门，使该生物膨胀、弯曲并移动各种腿部以向前移动。该机器人配备了自己的电池和空气压缩机，已经在实验室地板上、雪地里甚至在热烤架上起伏和爬行。2011 年，研究人员制造了一个小得多的、系绳版本，它可以挤过几厘米高的空间。“如果可以无束缚地操作它们，机会范围会更大，而且我们已经跨越了这条关键线，”哈佛大学著名化学家和材料科学家 George M. Whitesides 说。科学家们还在通过更有效地通过内部通道传输压缩空气来提高机器人的速度，而不是让机器人的某些部分“以无生产力的方式膨胀”，Whitesides 指出。
受这一进展的鼓舞，投资者正在进行技术许可，并最近成立了一家名为 Soft Robotics 的初创公司，以设计生物医学设备。例如，弹性体机器人可以通过轻柔地抓取组织或锚定到血管壁而不会损坏它们，从而帮助医生进行活组织检查或血管成形术。
根据《软体机器人》杂志的首刊，在未来十年内，商业产品可能会以可穿戴支持设备的形式首次亮相——人造肌肉，为运动障碍人士或在仓库等场所从事重物搬运工作的人员提供身体帮助。美国国防高级研究计划局 (DARPA) 也有兴趣资助用于侦察任务和作为假肢的软体机器人的开发，作为该机构“最大程度的移动性和操纵性”计划的一部分。
然而，软体机器人的成功仍然取决于许多技术的进步。北卡罗来纳州立大学的研究人员正在从材料角度入手，开发一种水基水凝胶，该水凝胶可以被图案化、折叠并用于操纵物体。水凝胶以水为溶胀剂，具有弹性、半透明且可能具有生物相容性。在一项实验中，研究人员将铜离子注入 V 形水凝胶段，导致 V 形水凝胶像镊子一样弯曲。在另一项实验中，化学反应导致 X 形水凝胶片折叠成四爪抓取器的形状。
软体机器人最大的优势也可能最容易被忽视。一块聚合物、一些气管和一个小型电源的成本可能仅为制造一个可移动的金属机器人的成本的一小部分。如果人们愿意接受看起来更像头足类动物而不是《杰森一家》中的人形女仆罗西的机器人，那么节省的成本可能会导致广泛应用。