盖世汽车讯 捕蝇草在感知到刺激时会闭合叶片以捕捉猎物。据外媒报道，受此启发，韩国科学技术院（KAIST）的研究人员将“感知物体靠近的皮肤”与“抓取物体的肌肉”的功能结合在了一种单一的软性材料中。当带电物体靠近时，材料内部的离子会发生移动并产生电信号；而在受到紫外线（UV）照射时，该材料会发生弯曲并抓取物体。由于在光源关闭后，该材料仍能保持变形后的形状超过10分钟，因此它在开发所需组件和线路更少的软体机械手方面展现出了巨大潜力。

图片来源：KAIST

KAIST宣布，由该校化学与生物分子工程系Hong Chul Moon教授领导的研究团队开发出了一种名为“Ionograsper”的离子型软体机器人；该机器人能够感知附近的物体，并根据光照做出动作反应。离子材料中含有离子——即带有正电荷或负电荷的微小粒子——这使得材料能够对周围环境中的电学变化做出响应。

人类依靠眼睛或皮肤感知物体，并通过肌肉运动来抓取它们；同样地，机器人也需要传感器来探测周围环境，并利用执行器产生动作。然而，如果将这些装置分别安装在能够灵活弯曲的软体机器人上，会导致组件数量和布线需求增加，进而使结构变得更加复杂。

该研究团队将机器人“皮肤”与“肌肉”的功能整合到了一种单一的软性聚合物材料中。聚合物是由小分子连接成长链而构成的物质，塑料和橡胶就是常见的例子。团队将偶氮苯（一种受光照射后会发生形状改变的化合物）与一种能够吸收空气中水分的吸湿性聚合物结合起来，从而构建出了一种允许离子在其中移动的网络结构。

当带电物体靠近时，其电场会引起材料内部正负离子的重新分布。因此，即使没有直接接触，材料内部也会发生变化。研究人员利用由此产生的电信号，在无需施加额外传感电压的情况下，即可检测物体的靠近与移动。

为了驱动材料运动，研究人员使用紫外光对其进行照射。偶氮苯在吸收光线后会改变分子形状，同时水分从材料受光面逸出；这导致材料向光线方向弯曲，从而能够抓取物体。

当光源关闭时，水分会通过照射期间在材料表面形成的纳米级孔隙重新进入材料内部。随后，材料向相反方向弯曲，并保持这种变形状态超过10分钟，直到聚合物结构缓慢松弛。这意味着无需持续照射，材料也能维持其抓取姿态。

这项研究的一个显著特点在于，它在单一材料中实现了感知物体、产生运动以及在一段时间内保持变形形状这三大功能。此外，研究人员还分析了光诱导下的分子变化及含水量变化如何促成双向弯曲与形状保持。

图片来源：KAIST

这种材料设计方法有助于减少在软体机器人上分别安装传感器和执行器所需的组件及布线。不过，该项工作目前仍处于研究阶段：该材料现阶段能够检测带电物体，并由紫外光驱动产生动作。研究团队计划进一步提升其感测距离、驱动速度、重复使用耐久性及承重能力，并使其能够响应可见光或近红外光。

Hong Chul Moon教授表示：“我们没有将机器人的‘皮肤’和‘肌肉’分开安装，而是创造了一种集感测与驱动功能于一体的单一材料——它既能感知物体，又能受光驱动产生动作；其关键特性在于，即便光源关闭，它仍能保持变形后的形状。”他还补充道，团队计划将该材料与人工智能（AI）控制技术相结合，将其开发成适用于物理AI机器人的感测与驱动材料。