美国团队研发新型机器人：可变换数百种形状，还能征服复杂地形

今日新闻 2025年10月18日 10:05 0 aa

IT之家 10 月 18 日消息，据外媒 Interesting Engineering 今日报道，美国北卡罗来纳州立大学研究团队研发出一种新型薄片机器人，这些机器人没有马达，却能完成多种动作，并可以折叠成数百种稳定形态。

这些名为“metabots”的机器人就像会动的塑料薄片，能够在表面滑动或抓取物体。

北卡罗来纳州立大学机械与航空航天工程教授、论文通讯作者殷杰（音译）表示：“我们从带孔的简单聚合物薄片开始，通过在薄片表面涂覆特殊薄膜，就能加入对电或磁场敏感的材料。这些薄膜充当执行器，让我们能够远程控制薄片形状。”

IT之家从报道中获悉，这些平面机器人拥有多种运动模式，可以跳跃或爬行，并可调节速度。

论文第一作者、北卡罗来纳州立大学博士生周才志（音译）指出，多个薄片连接后，初始平铺的结构可以自行弯曲和折叠，形成多种稳定形态。“比如四片薄片连接在一起，metabot 既可以像纸张一样平坦，又能折叠成 256 种不同稳定状态。”

研究团队还指出，这些机器人可以根据地形变化调整形状和步态，执行抓取、搬运等多种任务。“在薄膜中加入压电材料后，通过调节电压和频率，可以让 metabots 产生可控振动，从而精确控制运动。例如，metabot 可以在原地向左或向右旋转。”

该研究发表在《Science Advances》上，利用可展开表面的多稳定薄壳超构结构，实现高可重构性，用于自适应操作和运动。这些结构通过切割并粘合带孔的薄聚合物片构成，可编程存储弹性能量。

单个单元可实现 20 种稳定形态，而四单元组合通过简单折叠可产生 256 种重新配置状态。

研究人员表示：“当这些超构结构与多响应软执行器结合后，就形成高度自适应的 metabots，包括通用非侵入双稳软抓手、磁力多步态跳跃器以及由磁力和电活性驱动的双响应爬行器。”这些系统适应性强、机动性高，能够通过按需变形在复杂地形和狭小空间中自由行动，为节能且可重构的软体机器人平台奠定基础。

殷杰表示：“这是初期概念验证，但表明这种机器人方法既低成本又高度灵活。我们希望将超材料与机器人技术结合，实验结果显示前景非常可观。”

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