來自德國馬克斯-普朗克研究所（Max Planck Institute，MPI）的研究團隊，近日造出了一種新型的無纜軟體機器人，大小僅有幾毫米，卻具備運輸和鉆挖等多種功能。

該團隊將機器人稱為“水母機器人”（jellyfishbot），其設(shè)計靈感來自缽水母碟狀幼體（scyphomedusae ephyra），研究表明，該機器人能夠像真的水母一般，操控其周圍的水流動，自身完成一系列操作。

多樣的運動能力讓該軟體機器人在醫(yī)療領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，同時也有助于進一步研究水母的運動形態(tài)。此外，該團隊將在這一機器人的基礎(chǔ)之上，開發(fā)更小、可生物降解的軟體機器人，以在醫(yī)療領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。

該成果于 7 月 3 日登上了Nature Communication，論文通訊作者為來自 MPI 智能系統(tǒng)研究所 Metin Sitti 教授，團隊成員包括 Wenqi Hu 博士、博士生董曉光、任子宇等。

Metin Sitti 教授認為，該研究的突破性意義體現(xiàn)在這是第一個水母機器人能在類似的尺寸條件下，模仿水母完成游動和捕食等動作。

圖| 機器人設(shè)計示意圖（來源：該研究論文）

軟體游泳機器人在醫(yī)療和改善水體環(huán)境等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。雖然目前已有能夠游泳的微型機器人設(shè)計，但是隨著機器人尺寸的縮小，讓機器人具備諸如操控物體等高級功能仍是一項不小的挑戰(zhàn)，主要原因在于機器人可以搭載的組件的尺寸有限。

Metin Sitti 所在團隊想要解決的問題是在縮小機器人體積的同時，讓其具備運動、捕捉和操縱微型物體的能力。這也是團隊將水母作為機器人原型生物的原因。

圖丨機器人攜帶小球翻過中間的障礙物（來源：該研究論文）

Metin Sitti 向 Deeptech 介紹，水母是最為常見、最節(jié)能且功能多樣的軟體游泳生物，就算在幼年時期，體積非常小、身體結(jié)構(gòu)非常簡單的時候，也能具備出色的行動能力，這給了團隊很大的啟發(fā)。

Metin Sitti 及同事參照這一模型，設(shè)計并制造了一種僅有幾毫米大小的機器人，他們將一個磁性復(fù)合彈性體核（直徑 3 毫米）與 8 個可彎曲的垂瓣連接在一起，施加振蕩磁場后，這些垂瓣便會收縮再恢復(fù)，就像游泳的水母一樣。

為了探究軟體機器人與周圍液體流動之間的關(guān)系，團隊研究了機器人在多種不同的游泳模式下的表現(xiàn)。

例如，它們可以移動其柔軟的身體，像真正的水母一樣向上游動。

圖|機器人向上游動（來源：Metin Sitti 教授）

在過往的水母狀機器人的研究中，其他研究者的關(guān)注焦點主要是機器人的游動能力，而 Metin Sitti 則不滿足于此。除了游泳，他們的機器人也能選擇性地運輸不同大小的球珠（這一過程則參考了水母捕食時的運動狀態(tài)）、鉆入球珠中逃避捕食者、混合不同的流體等。

圖 | 水母機器人實現(xiàn)的四個功能：a）運輸兩種不同尺寸的球珠; b）在細珠池中模擬挖洞并尋找獵物; c）混合兩種不同顏色的染料; d）產(chǎn)生不同的軌跡(generating a chemical path)（來源：該研究論文）

實驗證明，模仿水母的設(shè)計讓機器人在體積極小的情況下依然具備出色和多樣的運動能力，讓這款機器人在實際應(yīng)用層面有很大的想象空間。

圖 | 水母選擇性帶走大的球珠（來源：Metin Sitti 教授）

董曉光認為，一種可能的應(yīng)用場景是，配合超聲成像的指引，機器人可以在膀胱內(nèi)游動，并與特定目標(biāo)如腫瘤組織貼合，以進行長時間精準(zhǔn)釋放抗癌藥物。”這將可能對患者帶來巨大幫助，包括減少常規(guī)治療可能帶來的痛苦和提高治療效率等。

這也是團隊接下來的重點研究方向。Metin Sitti 告訴 DeepTech，在工程應(yīng)用方面，團隊將嘗試把軟體機器人應(yīng)用到醫(yī)療領(lǐng)域。他透露，團隊已經(jīng)設(shè)計并制造了可以在膀胱內(nèi)移動并進行精準(zhǔn)送藥的機器人原型。此外，他們還將使用這些軟體機器人來有目的地堵住輸卵管或血管，以達到避孕或其他治療目的。重要的是，機器人在體內(nèi)的運動是完全通過控制磁場變化遠程操控的。

不過在實現(xiàn)這些目標(biāo)之前，仍待解決的技術(shù)問題包括使用完全可生物講解的材料，目的是為了讓機器人在完成了特定任務(wù)后可在人體內(nèi)降解，從而免去將機器人取回的過程。此外，團隊還正努力將機器人進一步小型化，將其尺寸縮小至 100 微米以下，如此便能在人體血管內(nèi)游動和工作。

Metin Sitti 表示，團隊已獲得相關(guān)資金支持，將這項機器人技術(shù)用在實際的醫(yī)療應(yīng)用中。研究團隊將會現(xiàn)在動物體內(nèi)進行相關(guān)實驗，最終目標(biāo)是將其用在人類患者的疾病治療中。