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或许在不久的将来，我们餐桌上的海鲜壳，真的能变成执行复杂任务的机器人。这种"变废为宝"的创新，让人不得不感叹科技的神奇。
机器人还能用海鲜壳来造？
没错，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家们真的这么干了。他们直接把废弃的海螯虾（langoustine）外壳集成到了机器人装置中，造出了能抓取物体、能推动游泳的生物混合型机器人。
这项研究来自EPFL工程学院的计算机器人设计与制造实验室（CREATE Lab），成果近日发表在了材料科学领域的顶尖期刊《Advanced Science》上。
传统机器人基本都是金属、塑料和复合材料制成，即便是仿生机器人，用的也还是人造材料。但这次，研究团队反其道而行之，直接把生物材料——海鳌虾腹部的外骨骼作为机器人的核心部件。
实验室负责人Josie Hughes表示，将生物元素与合成部件结合，不仅能提升机器人性能，还能支持可持续技术系统的发展。
▍虾壳为啥能造机器人
甲壳类动物的外骨骼可不简单。
研究团队解释，外骨骼结合了矿化的外壳和关节膜，在刚性和柔性之间达到了平衡。这种结构让每个节段都能独立运动，使甲壳类动物能在水中进行快速、高扭矩的运动。
而这些特性，恰恰是机器人所需要的。
更妙的是，通过重新利用食物垃圾，研究人员提出了一个可持续的循环设计流程——材料可以被回收并用于新任务。
具体怎么做的呢？
研究团队在海鳌虾外骨骼内部嵌入弹性体来控制每个节段，然后将其安装在电动底座上，以调节其刚度响应（伸展和弯曲）。最后，他们用硅胶涂层覆盖外骨骼，以加固并延长其使用寿命。
这样改造后的生物混合机器人，展现出了令人惊讶的能力。
▍抓取、搬运、推动游泳样样行
基于这种设计，研究团队展示了三种机器人应用。
首先是机械手应用。当安装在电动底座上时，这个装置可以移动重达500克的物体到目标区域。要知道，这个重量已经相当可观了——大约相当于一瓶矿泉水的重量。
其次是抓取应用。将两个外骨骼组合成一对夹持器后，它们可以成功抓取各种大小和形状的物体，从荧光笔到番茄都没问题。这种适应性对机器人来说相当重要。
最令人惊奇的是游泳应用。研究团队用两个外骨骼制作了拍打式的"鳍"，推动游泳机器人以每秒11厘米的速度前进。虽然速度不算快，但证明了生物材料在水下机器人领域的潜力。
值得一提的是，这套系统还具有可回收性。使用后，外骨骼和机器人底座可以分离，大部分合成部件都可以重复使用。
论文第一作者、CREATE实验室研究员Sareum Kim表示："据我们所知，我们是第一个提出将食物残渣整合到机器人系统中的概念验证，将可持续设计与重复使用和回收相结合。"
▍生物材料造机器人，挑战与前景并存
当然，这种方法也面临着挑战。
最大的限制在于生物结构的天然差异性。比如，每只海鳌虾尾巴的形状都是独一无二的，这意味着双"指"夹持器的两侧弯曲程度会略有不同。
研究人员表示，要解决这个问题，需要开发更先进的合成增强机制，比如可调控制器。
尽管存在挑战，研究团队对未来充满信心。他们认为，随着技术改进，整合生物衍生结构元素的系统将大有可为，比如应用于生物医学植入物或生物系统监测平台。
Hughes总结道："虽然大自然并不一定提供最优形态，但它在许多方面仍然优于人工系统，并为基于优雅原理设计功能性机器提供了宝贵见解。"
这项研究的意义不仅在于技术创新。在全球面临环境挑战的今天，将废弃生物材料转化为高科技产品，无疑为可持续发展提供了新思路。
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