比獵豹快兩倍多！浙大校友研發軟體機器人速度超越F1賽車，登Nature子刊

「為什麼追我？」

「因為我要急支糖漿。」

現在，你的急支糖漿要小心了，因為今天要介紹的這款軟體機器人奔跑速度是獵豹的兩倍！甚至比F1賽車還要快，最快可以以70 體長/s 的速度奔跑，相較之下，獵豹的運行速度約為25體長/s ，F1賽車為50體長/s （每秒體長表示的相對速度可以量化不同生物體在各種體型中的速度）。

這步看起來有點像憨態可掬的扇貝，不過可千萬別眨眼，不然它就跑沒影了。

這是約翰內斯·開普勒大學軟性材料實驗室團隊開發的一款由電磁驅動的微型軟體機器人，只有郵票大小，不僅奔跑速度超快，還能游泳、上階梯、跨越障礙物並且運送貨物。

這項研究發表在《Nature Communications》雜誌上，標題為「Ultrafast small-scale soft electromagnetic robots」。

文章的通訊及第一位作者為是來自中國的毛國勇（Guoyong Mao）博士，本科與博士畢業於浙江大學，目前在約翰內斯·開普勒大學做研究工作。

速度七十邁，身體是自由自在

自然界中的許多動物可以快速移動——例如獵豹或瞪羚，這些特徵用來幫助動物捕獲獵物或躲避掠食者。多年來，製造具有相似速度能力、身體又柔軟靈活的機器人一直是科學家的目標，但柔性材料的天然缺陷，例如響應緩慢及力量小等，讓大多數軟機器人運動速度較為緩慢。

基於軟電磁彈性體的機器人（SEMR）通常響應速度快、易於小型化；軟電磁彈性體致動器可以在彈性基板上印刷液態金屬線圈製成，透過對液態金屬施加電流，可以控制致動器運動。

但像這樣的彎曲運動還遠遠不夠，想要賦予機器人高度運動機制，還需進一步的設計。研究人員將預拉伸層（頂部）粘合到未變形層（底部）上來製造雙層致動器，這樣當雙層膜被釋放時，它會捲曲起來，利用雙層膜的不匹配應變產生的捲曲與釋放，來模仿獵豹奔跑時的動作。

除了身體，機器人的腳部設計也很重要，所設計的L型腳可以在紙、木材、金屬、塑膠和玻璃等各種平面上奔跑。不過腳部材質與平面的摩擦力越大時，機器人的奔跑速度就會越快，類似獵豹的爪子能夠牢牢抓住地面一樣。

當機器人展開時，前腳向前移動，而後腳由於機械聯鎖而固定；然後機器人收縮，前腳固定，而後腳向前拉。它在 3D 波紋基材上（最佳平面）達到 70 體長/s的超高運行速度，在任何其他表面平均達到 35 體長/s。

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到目前為止，小機器人都是由一根繫繩外接電源系統驅動，為了進一步實現機器人的“自由”，研究人員放開了繩子，給機器人背上了電源“小書包”— —客製化的電池供電印刷電路板 (PCB)。背上書包的機器人運動速度不如之前那麼快，但也能夠達到2.1 體長/s，游泳速度為1.8體長/s。

多功能性運動且不受束縛：不只是速度

除了高速運動外，許多動物具有更廣泛的生存策略，例如對撞擊或墜落的恢復能力、躲避障礙物的能力、隨意穿越陸地/水生邊界的能力，以及運輸獵物的能力。

機器人同樣具有這些能力，研究人員對其進行了耐久性測試，在行走過程中用重物壓平，還用拉伸試驗機壓縮了機器人的主體，發現它可以承受達139 atm（主體上為2000 N）的壓縮應力。

只有彈性還不夠，對於大多數小型機器人來說，克服障礙仍然具有挑戰性。該機器人可以透過施加脈衝電流訊號跳過障礙物，它首先收縮然後傾斜其身體（在此過程中儲存能量），然後像壓縮彈簧一樣膨脹（釋放能量），並跳過障礙物。

除了陸地環境，小機器人還學會了游泳，憑藉其重量輕和相對較低的平均密度，它可以漂浮在水面上，無需進一步修改；當用方波電流（0.5 A，20 Hz）驅動時，機器人以43 mm/s 或4.8 體長/s 的最大速度游泳，如果未來進一步改進將可達到魚類的速度。

論文傳送門：

#https://www.nature.com/ articles/s41467-022-32123-4

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