工程师开发出能够“水上行走”的软体机器人

科学家们开发出了一项名为“HydroSpread”的新型技术，能在水面直接制造软体机器人，这项突破性发明为机器人技术、医疗健康以及环境监测等领域打开了无限可能。想象一下，一台比树叶还小的微型机器人像“水黾”一样轻松地滑行在池塘水面上。未来，这种机器人可被应用于污染监测、水样采集，或是探索对人类而言过于危险的洪涝区域。

图示的"水蜘蛛"机器人HydroBuckler原型机，其行走机制由"腿部"屈曲驱动。图片来源：徐宝兴，弗吉尼亚大学工程与应用科学学院

在弗吉尼亚大学工程与应用科学学院，机械与航空航天工程教授许宝兴（Baoxing Xu）领导的团队正致力于让这一设想成为现实。他们近日发表的最新研究，展示了一种与众不同的“HydroSpread”制造方法。这一方法能让研究人员在水面上直接创造出软体、具浮力的机器人设备，是医护、消费电子到环境监测众多领域的理想解决方案。

以往，制造软体机器人所需的薄而柔韧的薄膜都必须在玻璃等实体表面制备，再徒手转移到水面，这一过程极易导致撕裂或材料损耗。而HydroSpread创新性地将“液体本身”作为“工作台”，让液态高分子自然在水面铺展，形成超薄且均匀的片膜。随后，研究团队运用精密激光，可将这些片膜切割成各种复杂图案——例如圆形、条带甚至学校的标志。

利用HydroSpread方法，研究团队成功制造出两种仿生原型：

• HydroFlexor：通过鳍状运动在水面滑行；

• HydroBuckler：模仿水黾，依靠腿部屈曲“行走”。

实验室内，他们用顶部红外加热器为这些机器人供能。当片膜受热时，其分层结构会发生弯曲或屈曲，进而产生划水或步行动作。通过开关热源，设备不仅能控制速度，还能转向，有望实现自动调控。未来的版本甚至能够响应阳光、磁场，或内嵌的微型加热器，实现真正自主的软体机器人。

“在液体表面直接制造薄膜带来了前所未有的集成度与精度，”许宝兴教授表示，“我们无需在刚性平台上制备再转移，而是让液体成为完美的基底，大大降低了制造失败率。”

这项技术不仅有助于软体机器人研发，还为可穿戴医疗传感器、柔性电子和环境监测工具的制造打开了新思路——这些设备在某些场合需要同时具备极薄、柔软以及耐用的特性，传统刚性材料无法胜任。

编译自/ScitechDaily