德國開姆尼茨工業(yè)大學科學家研制出一種分布式智能微機器人“smartlets”，其可在水中通信、互相響應與協(xié)同作業(yè)。該成果被視為微機器人系統(tǒng)邁向智能協(xié)作的重要進展，相關論文發(fā)表于最新一期《科學·機器人學》雜志。
單個Smartlet機器人。圖片來源：德國開姆尼茨工業(yè)大學
這些機器人受折紙啟發(fā)，采用柔性制造工藝，以智能折疊電路材料為基礎，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。這種結構不僅擴展了表面空間，可容納太陽能收集器、計算單元和光信號系統(tǒng)，還支持內(nèi)外表面的交互與運動。
Smartlet制備流程示意圖。圖片來源：德國開姆尼茨工業(yè)大學
在水中時，smartlets可通過氣泡發(fā)動機產(chǎn)生浮力，實現(xiàn)上下移動。它們還能發(fā)出光脈沖信號，向附近其它機器人傳遞指令。這一設計使多個機器人能夠在水中交互，包括完成信號驅(qū)動運動、實現(xiàn)同步和協(xié)調(diào)行為。例如，當某個機器人接收到光信號，其內(nèi)置處理器可解碼信息，進而觸發(fā)其他單元的協(xié)同運動或動作。
研究團隊表示，光既作為能源也作為信息媒介，為分布式機器人系統(tǒng)提供了一種緊湊且可擴展的技術路徑。關鍵創(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，即可實現(xiàn)機器人間的交流與協(xié)作。此外，采用創(chuàng)新的軟黏合技術，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光信號就地解析。
研究團隊認為，smartlets不僅可用于實驗室，還有廣泛的應用潛力。因其具備無束縛、生物相容性和環(huán)境響應能力，未來或可用于水質(zhì)監(jiān)測、微創(chuàng)醫(yī)療診斷、封閉環(huán)境探測等任務。此外，其形成交互式、刺激響應集群的能力，也有望應用于軟體機器人、自主檢測系統(tǒng)和分布式傳感網(wǎng)絡。
研究團隊目前正嘗試通過增加化學與聲學傳感模塊進一步提升其自主性能。未來，該機器人可發(fā)展為能在復雜流體環(huán)境中感知、行動和自適應的多功能平臺，甚至逐步進化成類似“數(shù)字生物群落”的動態(tài)系統(tǒng)——其中每個智能體承擔感知、通信、移動等不同功能，最終整合成一個完整的機器人有機體。