韩国造“章鱼机器人”！能变色还能举30倍自重物体

韩国研究人员受章鱼多功能能力的启发，研发出一款先进的软体机器人OCTOID。该机器人利用胆甾相液晶弹性体（CLCEs），在单一平台上实现了动态变色伪装与可编程可逆变形的结合。研究团队通过设计两层互补结构——可调节的光学活性层与力学特性不同的被动层，打造出模块化执行器，能完成从定向移动到稳定抓握物体等多种动作。

韩国科学技术研究院的研究人员表示，光学与力学功能的无缝融合，标志着仿生机器人技术进入新纪元：适应性软体材料可实现复杂自主行为，为先进光机械机器设计开辟新路径。去年，另一支韩国团队也曾受章鱼适应能力的启发，研发出基于超材料的软体机器，能实时调节多功能形态与力学特性。

自然界是软体机器人的灵感来源——生物往往兼具高效性、灵活性与多功能性，许多生物拥有力学特性不同的身体区域，为机器人实现复杂、适应性动作提供了参考。近期针对介电弹性体、水凝胶和电活性聚合物的研究，已提升了材料的响应性能。受章鱼启发的设计，以灵活、适应性强的“触手式”动作为亮点，但多数设计仅聚焦单一功能，无法同时实现伪装、移动与抓握——现有材料常难以实现光学与力学功能的协同整合。

液晶弹性体（LCEs），尤其是胆甾相液晶弹性体（CLCEs），为解决这一问题提供了方案。其各向异性分子结构可实现精准形变；而CLCEs在力学变形下，还能产生结构色变化。基于这些特性，研究人员研发出OCTOID：这款受章鱼启发的软体机器人，将形态变形与动态颜色调节结合。它的双层结构中，活性层可改变形态与颜色，被动层则提供刚度与光学透明度。这两层结构共同实现了可逆、可编程的动作与适应性伪装，让单一集成系统具备了多功能软体机器人的性能。

为打造OCTOID的模块化执行“腿”，研究人员通过反应性介晶、交联剂与扩链剂的自下而上自组装，用胆甾相液晶弹性体（CLCEs）制作了活性层（AL）与被动层（PL）。其中，活性层（AL）的交联剂与反应性介晶浓度较低，质地柔软且能呈现可见结构色；被动层（PL）的浓度较高，质地坚硬且透明。通过二次紫外固化，两层结构以共价键结合，确保了强界面附着力，且在100次驱动循环后仍能保持稳定性。

伪装“腿”：采用两层内置镍铬合金丝的活性层（AL），通过焦耳加热实现功能。通电后，活性层收缩，可在40秒内将颜色从蓝色变为红色；收缩率与温度相关，在4瓦功率下收缩率达29.8%，且多次循环后仍保持稳定。

移动“腿”：将活性层（AL）与被动层（PL）非对称结合，通过差异化热膨胀产生弯曲动作。当AL与PL的厚度比为8:1时，弯曲效果最佳，可实现受控定向移动。测试显示，OCTOID在4瓦功率下，能以0.45毫米/秒的速度移动20毫米，且100次循环后仍能保持可逆弯曲。

抓握“腿”：结合活性层（AL）的收缩与被动层（PL）的弯曲动作，可包裹并举起重量达6克的物体——相当于“腿”自身重量的30倍，100次循环后性能仍保持90%。

研究人员表示，OCTOID能操控不同形状、材质的物体，同时通过“腿”的伪装功能，动态调整颜色以匹配复杂环境。这些测试证明，这款软体机器人可稳定实现多功能性能，整合了移动、抓握与适应性光学控制。