遇到障碍时可自动分解，越过障碍后又能融合到一起。近日，清华大学海洋软体机器人与智能传感实验室副教授曲钧天团队在磁驱动微型软体机器人领域取得新进展，让科幻电影中的情节走进现实。团队开发出一套基于电磁线圈阵列的可编程操控平台，让磁性机器人像“液滴”一样实现灵活移动。
磁驱动微型 软体机器人应用前景
磁驱动微型软体机器人具备可编程变形能力和多模态运动特性，能在复杂环境中灵活执行各类操作任务，应用前景广阔。然而，现有基于弹性软体材料的机器人自主变形能力有限，难以在狭窄缝隙中自由导航。
“围绕机器人在大规模、独立与可编程操控方面的关键技术难题，我们首先构建了一种高密度分布式电磁线圈阵列，在毫米尺度上实现机器人的可编程操控。”曲钧天介绍，平台集成了144个小尺寸电磁线圈，能在113×113平方毫米的工作空间内生成多个局部磁场，实现多点独立驱动。
通过调节相邻线圈电流的方向与幅值，平台就能诱导机器人发生可逆分裂与合并。当两个线圈施加方向相反的电流时，可驱动“液滴”产生拉伸形变；进一步调节磁场强度比，还能精确控制分裂后的“液滴”体积比。为了让分裂后的机器人在任务中不“撞车”，团队研究出了一种基于视觉反馈的离散闭环控制策略——通过顶部相机获取机器人的实时位置，结合预定义轨迹，逐步激活对应线圈，驱动机器人到达目标点，将误差控制在1毫米以内。
实验证明，机器人在复杂任务场景下具备高效协同能力，包括自主排序、图案重构、数字显示、摩斯编码和流体混合等功能。例如，系统可以动态调整“液滴”阵列，快速切换不同字母或摩斯码图案，完成信息的可视化编码。在流体混合实验中，多个机器人分别从不同通道泵入染料，并在混合区完成主动搅拌，展现出该平台在数字微流控、反应调控与材料合成等领域的应用前景。
曲钧天表示，该成果为海洋微流控、器官芯片、生物医学工程等领域提供了一种全新的微尺度智能操作范式，有望拓展磁驱动微型软体机器人在复杂环境中的应用边界。
记者：何蕊
