Credit: Zhao等磁软机器人是一种在施加磁场时可以改变形状或执行不同动作离子的系统。这些机器人有许多优点，包括无线驱动、高灵活性和无限的续航能力。未来，微型磁性软机器人可以在多种环境中实现；例如，帮助人类监控环境或远程执行生物医学程序。然而，迄今为止开发的大多数系统只能完成简单的任务，并呈现有限的形状。
中国科学院的研究人员最近发明了一种制造形状可编程磁性机器人的新技术。这项技术在arXiv上预先发表的一篇论文中有所概述，并在CCIR2021会议上展示，它使他们能够基于磁性像素创建一个新的机器人，该机器人可以改变形状并完成各种动作或任务。
“无论它们是基于软磁性材料还是硬磁性材料，大多数软机器人的磁化过程都与其制造过程相结合，”进行这项研究的研究人员之一赵冉告诉Techxplore。“换句话说，机器人无法像带有控制单元的传统机器人那样通过程序实现功能的重新配置。这意味着磁性软机器人在应用于现实环境之前还有很长的路要走。”
赵和他的同事们引入的新方法能够创造出可重复编程的磁性软机器人。这种方法背后的关键原理是将用于制造机器人的磁性粒子包裹在相变材料中。
“通过改变温度，我们可以根据需要重复地‘写入’和‘擦除’磁化曲线，”赵解释道。“利用我们的方法，我们制造了一个可重新编程的磁性软机器人。通过改变弹性体中的磁化曲线，机器人可以产生不同的响应动作。”
Credit: Zhao等人由Zhao及其同事创建的机器人由磁性像素、包含液态金属和钕磁铁(NdFeB)的粒子以及由硅制成的弹性基质组成。研究人员使用一种被称为激光辅助加热的方法，分别磁化每个磁性像素。
“我们的软机器人的响应动作和功能可以通过编程重新配置，”赵说。“我们可以使用单个像素或多个像素作为独立的磁化曲线；因此，我们机器人的规模可以跨越很大的范围。通过在磁性像素之间添加柔性铰链，我们使软机器人具有独特的硬化功能。”
研究人员创造的机器人可以保持固定的形状，只需切换到“刚体”模式。此外，它的磁化和刚度都可以很容易地编程。
“我们创造的技术可以让我们的磁性软机器人重新配置其功能，并在软形态和硬形态之间自由切换，从而满足不同任务的需求，”赵说。磁性软机器人具有一定的“智能”，因此它可以执行的任务范围大大增加。
未来，磁编码技术可以用于制造软磁机器人。赵和他的同事已经展示了它的潜力，他们用I . t .创造了几个基于折纸结构的磁性软机器人。
他们的工作突出了大规模制造磁性的、可重复使用的和柔软的机器人的可行性。这些机器人对于环境监测、药物运输和体内取样应用特别有用。
“下一步，我们将进一步缩小机器人的尺寸，并尝试设计一个3D结构，”赵补充道。“我们相信，通用技术的发展将有助于使微型软磁机器人尽快从实验室走向商业应用。”
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