扭曲的弹性体环征服了空中轨道，可以自行检查电力线。

北卡罗来纳州立大学的工程师近日推出了一款轻型软机器人，它可以像微型有轨电车一样沿着空中缆绳滚动，拖着比自身质量多十几倍的有效载荷，并能爬上接近垂直的斜坡。

这种手链形状的机器是由一条扭曲的液晶弹性体制成的，当一束红外线（IR）光照射在绳子上时，它就会自动移动，并且已经征服了发丝、吸管轨和三维螺旋。

本周在《高级科学》杂志上详细介绍的概念验证暗示了未来用于电力线、机载传感器网络和穿越危险地形的货运班车的检查机器人。

该研究的资深作者、机械与航空航天工程副教授尹杰（音）说：“我们之前已经创造出了可以在水中和固体地面上快速移动的软机器人，但我们想探索一种可以在空中携带物体穿过开阔空间的设计。”“我们现在已经证明了这是可能的。”

扭曲的丝带变成了一个自动滚动的环

该装置最初是一条4毫米宽的液晶弹性体条。研究人员将这条像意大利圆面条一样缠绕成螺旋状的弹簧，然后将两端连接起来形成一个无缝的环。把这个环绕在一根支撑线上缠绕两到三次，就会迫使这个环以与支撑线相同的角度悬挂。

当红外线灯与轨道垂直放置时，光带的一侧吸收光线并收缩。较冷的一面立即扭曲成光束，加热并收缩。其结果是一个持续的螺旋状旋转，驱动环前进 —— 没有电池、电机或系留电源。

尹杰解释说：“当缎带转动时，就像转动螺丝钉一样，允许软机器人沿着轨道移动 —— 即使是在运送货物的时候。”

在实验室试验中，这个环爬上了80度的斜坡，拖着12倍于自身重量的东西，并摆脱了结和凸起等障碍。这个软环机器人可以在像人类头发一样细或像吸管一样粗的轨道上导航。因为运动依赖于热循环，所以灯的简单开关调制可以控制速度和方向。

软机器人操纵螺旋、曲线和拐角

除了笔直的斜坡，团队还测试了闭合回路、S型弯道和螺旋形路线，以证明机器人可以通过现实世界的电缆。“我们已经证明，它可以以一种可控的方式跟随曲线、圆圈、三维螺旋等，”第一作者、北卡罗来纳州立大学博士候选人齐方杰（音译）说。“我们认为，在以可预测的方式导航复杂模式方面，机器人的适应性为其在实际应用中的应用带来了希望。”

这些应用可以跨越电力线检查，用便宜的环在导线上爬行，寻找腐蚀或热点；农业监测，传感器沿着架空的网格线滑动；或者救灾，用匆忙串成的导索穿过断桥运送药品。

为了扩大这项技术的覆盖范围，该组织正在探索其他刺激因素。“我们现在正在考虑这项技术的具体应用，以及使软机器人对红外光以外的输入做出反应，”尹杰说。阳光、磁场或化学梯度可能最终取代实验室的灯，为完全自主的户外操作打开大门。

软体机器人的新方向

过去十年中，软机器人的研究呈爆炸式增长，生产出可以爬行、游泳甚至跳跃的设备，但空中机动性却落后，因为机载系统通常需要刚性螺旋桨或滑翔机。缆车概念提供了一种折衷方案：只要有电线网络，就可以抵抗重力的运输，没有硬部件或高能量消耗。

研究人员认为，由于液晶弹性体本身的成本很低，而且制造过程不需要微机械加工，因此将生产规模缩小到米级 —— 或者缩小到微米级，用于生物医学用途 —— 应该是很简单的。

进一步的工作将测量这些环在紫外线照射、雨水和磨蚀尘埃下的长期耐用性，并将集成微型摄像机或温度传感器，使其成为数据收集的主要工具。目前，该项目表明，一个软机器人可以在不接触地面的情况下走钢索并携带货物。

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