美国《科学日报》网3月11日发表题为《下一代机器人将有变形能力》的文章称，物理学家发现了一种新方法，可以给软体机器人覆盖一些材料，使它们能以更有目的性的方式移动和运转。由英国巴斯大学主导的这项研究今天发表在美国《科学进展》杂志上。

研究报告的作者认为，他们使用“活性物质”进行的突破性建模可能标志着机器人设计的一个转折点。随着这一概念的进一步发展，人们或许可以通过一个软固体表面由人为控制的活动而不是其自然弹性来确定该固体的形状、运动和行为。

普通软性材料的表面总会缩成一个球体。比如，水珠的出现是因为液体和其他软性物质的表面会自然收缩到尽可能小的表面积——即球体。但活性物质可以设计成能够对抗这一趋势。一个例子是包裹在一层纳米机器人中的橡皮球，通过编程，这些机器人可以协同工作，把这个球变为一个预先确定的新形状(比如一个星形)。　　

人们希望，活性物质将带来能自下而上运转的新一代机器。这些新机器不是由中央控制器来控制（今天工厂里的机械臂就是以这种方式被控制的），而是由许多活性单位制成，这些单位会相互合作，以决定机器的运动和功能。这类似于人体生物组织的运转，如心肌中的纤维。

利用这一想法，科学家们可以设计出拥有用柔性材料制成的机械臂的软体机器，由嵌入这些柔性材料表面的机器人来驱动。通过在纳米粒子表面覆盖响应型活性材料，他们还可以按需定制药物胶囊的大小和形状。这可能对药物与人体细胞相互作用的方式产生巨大影响。

对活性物质的研究挑战了这样一种假定，即液体或软固体的表面能必须始终是正的，因为创造一个表面总是需要一定的能量。

该研究的第一作者杰克·比尼什博士说：“活性物质让我们从新的角度来看待我们熟悉的那些自然法则，比如表面张力必须是正的。看看如果我们打破这些法则会发生什么，以及我们如何能够利用这些结果，这是一个令人兴奋的研究领域。”

研究报告的通讯作者安东·苏斯洛夫博士说：“这项研究是重要的概念证明，具有许多实用意义。例如，未来的技术可能制造出更软、能够更好地拿起和操作脆弱材料的软体机器人。”

在这项研究中，研究人员提出了理论并进行了模拟，描述了一种表面受到主动压力的3D软固体。他们发现，这些主动压力扩大了材料表面，同时拉动了下面的固体，从而导致了整体形状改变。研究人员发现，固体呈现的精确形状可以通过改变这种材料的弹性性能来调整。

在该研究的下一阶段，研究人员将把这项一般原则应用于设计特定机器人，比如软体机械臂或自泳材料。他们还将研究集体行为，例如当许多活性固体聚集在一起时会发生什么。