自然界中，毛毛虫等软体生物能通过自身的柔软性，高效、灵活地改变自身的形状和运动形式，并与外界进行各种交互作用。模仿并利用这些软体生物独特的运动灵活性和柔韧性能在灾后抢险救援，医疗手术等众多领域中发挥重要作用。

由于其重要的应用，仿生软体机器人一直是个研究热点，并且在近期取得了重要进展。然而，目前的软体机器人大都由软材料加上硬部件组成。如何开发出全身都是软体的仿生机器人，比如仿生毛毛虫，是一个挑战。而如何让仿生机器人具有感知和自动适应和调节功能则是另一个挑战。

最近，由美国休斯顿大学机械工程系的余存江（Cunjiang Yu）教授课题组领衔的团队有效地解决了以上两个挑战，从而在软体机器人领域取得了突破。他们的软体机器人是由人造肌肉、可拉伸激励器和传感器的有机组成。他们首先利用热响应液晶超弹体智能软材料作为仿生软体机器人的人造肌肉，通过将只有几微米厚的超薄可拉伸变形加热器集成到液晶超弹体上，实现了基于超薄可拉伸电子器件控制的软驱动器。他们选择性地对柔性加热器件阵列施加功率，模拟类似自然界软体动物的多种复杂、局部可编程控制的变化构型。他们利用开发的人造软驱动器，通过控制人造软驱动器局部构型变化的顺序，成功实现了仿生毛毛虫软体生物前后两种爬行运动模式的软体机器人（图1）。

图1.仿生毛毛虫两种爬行运动模式

此外，他们在软体机器人上成功地集成了可拉伸的超薄硅基光探测传感器，首次实现了软体机器人感知能力。当软体机器人的光探测传感器感知到外界光刺激，对应的软加热器会被开启，从而可以自适应地控制软体机器人局部构型变化和运动。这一突破为后续软体机器人柔性感知研究奠定了重要的基础。

图2. 仿生毛毛虫软体生物自适应运动

余存江教授课题组长期以来一直从事各种柔软可拉伸电子的基础和应用研究。该工作第一次将可拉伸电子应用到软体机器人领域，有效地解决了软体机器人领域面临的难题，并且为软体机器人的设计和制造提供了新的思路，这一成果近期发表在《Advanced Materials》杂志上，并被选为封面文章（Front Cover）。文章的共同第一作者是休斯顿大学访问学生王成军（现为浙江大学博士生）和休斯顿大学博士生Kyoseung Kim。该工作由美国休斯顿大学余存江教授课题组与美国莱斯大学Rafael Verduzco课题组，中国浙江大学宋吉舟，陈伟球教授课题组，以及北京航空航天大学李宇航教授课题组合作而成。

参考文献:

ChengjunWang#, Kyoseung Sim#, Yuhang Li, Li, Jin Chen, Weiqiu Chen, Jizhou Song,Rafael Verduzco, and Cunjiang Yu*, Soft Ultra-Thin Electronics InnervatedAdaptive Fully Soft Robots, Advanced Materials, 30, 1706695,2018. (# 共同第一作者；* 通信作者)

全文链接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201706695/full

来源：高分子科学前沿

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