科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

德國開姆尼茨工業(yè)大學(xué)科學(xué)家研制出一種分布式智能微機(jī)器人“smartlets”，其可在水中通信、互相響應(yīng)與協(xié)同作業(yè)。該成果被視為微機(jī)器人系統(tǒng)邁向智能協(xié)作的重要進(jìn)展，相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》雜志。

這些機(jī)器人受折紙啟發(fā)，采用柔性制造工藝，以智能折疊電路材料為基礎(chǔ)，使平面電子系統(tǒng)能自主卷曲并折疊成中空的微型立方體，具備內(nèi)外雙重功能。這種結(jié)構(gòu)不僅擴(kuò)展了表面空間，可容納太陽能收集器、計(jì)算單元和光信號(hào)系統(tǒng)，還支持內(nèi)外表面的交互與運(yùn)動(dòng)。

在水中時(shí)，smartlets可通過氣泡發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生浮力，實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。它們還能發(fā)出光脈沖信號(hào)，向附近其它機(jī)器人傳遞指令。這一設(shè)計(jì)使多個(gè)機(jī)器人能夠在水中交互，包括完成信號(hào)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)同步和協(xié)調(diào)行為。例如，當(dāng)某個(gè)機(jī)器人接收到光信號(hào)，其內(nèi)置處理器可解碼信息，進(jìn)而觸發(fā)其他單元的協(xié)同運(yùn)動(dòng)或動(dòng)作。

研究團(tuán)隊(duì)表示，光既作為能源也作為信息媒介，為分布式機(jī)器人系統(tǒng)提供了一種緊湊且可擴(kuò)展的技術(shù)路徑。關(guān)鍵創(chuàng)新之一是，采用“無線通信環(huán)路”，無需外部攝像頭、磁鐵或天線，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人間的交流與協(xié)作。此外，采用創(chuàng)新的軟黏合技術(shù)，smartlets整合了折紙薄膜與定制微型硅芯片，微芯片上的自定義編碼邏輯可以對(duì)光信號(hào)就地解析。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，smartlets不僅可用于實(shí)驗(yàn)室，還有廣泛的應(yīng)用潛力。因其具備無束縛、生物相容性和環(huán)境響應(yīng)能力，未來或可用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)、微創(chuàng)醫(yī)療診斷、封閉環(huán)境探測(cè)等任務(wù)。此外，其形成交互式、刺激響應(yīng)集群的能力，也有望應(yīng)用于軟體機(jī)器人、自主檢測(cè)系統(tǒng)和分布式傳感網(wǎng)絡(luò)。

研究團(tuán)隊(duì)目前正嘗試通過增加化學(xué)與聲學(xué)傳感模塊進(jìn)一步提升其自主性能。未來，該機(jī)器人可發(fā)展為能在復(fù)雜流體環(huán)境中感知、行動(dòng)和自適應(yīng)的多功能平臺(tái)，甚至逐步進(jìn)化成類似“數(shù)字生物群落”的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)——其中每個(gè)智能體承擔(dān)感知、通信、移動(dòng)等不同功能，最終整合成一個(gè)完整的機(jī)器人有機(jī)體。