OMG !!這還是我認(rèn)識的機(jī)器人嗎？既能“偽裝變色”又能“柔軟變形”這什么黑科技？近日，深圳先進(jìn)院發(fā)明了一款會“變色”的軟體爬行機(jī)器人。

　　一方面，它向變色龍學(xué)習(xí)，通過調(diào)節(jié)自身結(jié)構(gòu)色（區(qū)別于色素）改變顏色。

　　另一方面，它由軟體材料制作，行動靈活，尤其是面對人體的情況下，相對于堅硬的機(jī)器人更安全。

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　　神奇的軟體機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境是軟體機(jī)器人的特長。軟體機(jī)器人通過模仿自然界中的軟體動物，可以在大范圍內(nèi)任意改變自身形狀和尺寸。它能擠過比自身常態(tài)尺寸小的縫隙，進(jìn)入傳統(tǒng)機(jī)器人無法進(jìn)入的空間，在偵察、探測、救援及醫(yī)療等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。例如，它可以作為新型醫(yī)療檢測機(jī)器人，例如特制內(nèi)窺鏡，它會隨著口腔，排泄腔入口大小來變化，減少侵入性痛苦。

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　　某種軟體機(jī)器人示意圖同時，它們強(qiáng)壯而有彈性的身體能抵抗各種各樣的撞擊而幸存下來。如果軟體機(jī)器人能融入所處的環(huán)境，不必正面承受毀滅性的打擊，甚至人或動物甚至不知道它們就在現(xiàn)場，那么它就能更加隱蔽地完成工作。

　　向變色龍學(xué)“變色技”通過模仿變色龍的原理，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的杜學(xué)敏團(tuán)隊研制出了能通過顏色變化進(jìn)而實現(xiàn)與環(huán)境交互，同時還能運動的軟體爬行機(jī)器人。它能像變色龍一樣，隨著周圍環(huán)境而變色。

變色龍變色

　　想了解該機(jī)器人的研制方法，首先要從變色龍的變色原理說起。據(jù)杜學(xué)敏介紹，變色龍之所以能夠改變皮膚顏色源于其身上的結(jié)構(gòu)色。“變色龍的皮膚中存在一個個規(guī)整排列的納米顆粒，當(dāng)皮膚舒張或收縮時，納米顆粒的間距會發(fā)生改變，進(jìn)而會改變光的反射效果，最終呈現(xiàn)出肉眼可見的顏色變化，這種由于微納結(jié)構(gòu)與光相互作用產(chǎn)生的顏色就是所謂的結(jié)構(gòu)色。” [[272561]]

　　變色龍皮膚顏色變化顯微圖受變色龍的啟發(fā)，杜學(xué)敏團(tuán)隊研制出一款變色薄膜。“薄膜中填充有溶劑蒸氣后，一方面能夠使納米孔洞迅速膨脹，從而改變間距。另一方面，也能改變材料的折射率，從而實現(xiàn)顏色的快速改變。”杜學(xué)敏說道。該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至 0.2 秒，并且通過調(diào)控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短，便能實現(xiàn)不同的顏色變化。

　　此外，還能在乙醇、丙酮、氯仿等溶劑蒸氣中產(chǎn)生各自對應(yīng)的顏色變化，這種通過特定化學(xué)或生物分子等刺激實現(xiàn)變色的技術(shù)，未來有望應(yīng)用于身體健康監(jiān)查及環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域等。[[272563]]

　　蒸汽觸發(fā)材料快速變色該研究成果 7 月 31 日在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）姊妹刊 Matter 上。“傳統(tǒng)的軟體驅(qū)動器難以兼具變形與變色的多功能特性，而我們研發(fā)的爬行機(jī)器人能夠像自然界中的生物一樣，自主感知環(huán)境變化并及時做出反應(yīng)。”杜學(xué)敏博士接受采訪說道。打造更“真實”的柔體機(jī)器“人”該研究的另一大突破在于快速變色的同時，結(jié)合可控變形與可控運動的材料，實現(xiàn)了仿變色龍的驅(qū)動。

　　“通過模仿自然界中蛇和蚯蚓等爬行生物的運動方式，我們設(shè)計出了既能變色又能定向爬行的軟體機(jī)器人，其運動速度達(dá)到了 0.16 cm/s（一分鐘可以爬行逾 6 倍自己身長的距離）。”杜學(xué)敏介紹說，該成果有望在傳感、通訊及機(jī)器人偽裝等方面實現(xiàn)應(yīng)用。

集成可控變色與運動一體

　　據(jù)了解，這項研究最大的難點在于同時集成了變色與變形兩種功能。杜學(xué)敏表示，單獨實現(xiàn)變色或變形相對容易，但想獲得一種既能實現(xiàn)快速變色又能實現(xiàn)變形的材料難之又難。團(tuán)隊對材料進(jìn)行了獨具匠心的合成與設(shè)計，經(jīng)過實驗表明，該爬行機(jī)器人的變色與變形持續(xù)逾 100 個循環(huán)后，仍然能保持優(yōu)良的驅(qū)動特性。

　　此外，團(tuán)隊對還將該材料設(shè)計成了風(fēng)車、花朵等各式復(fù)雜形狀。對于該成果的未來應(yīng)用，杜學(xué)敏還有更顛覆性的計劃。

　　未來，他計劃將這種材料特性與人形機(jī)器人相結(jié)合，做成機(jī)器人的“皮膚”，賦予機(jī)器人更擬人的情緒表達(dá)?，F(xiàn)在的機(jī)器人雖然在語言等方面擬人程度非常高，但仍然給人一種冰冷的感覺，如果能將變色材料應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人，使它們害羞時面部緋紅，生氣時臉色發(fā)青，將極大提升人機(jī)交互的效果。最終，實現(xiàn)人-機(jī)器-環(huán)境友好智能交互。