“章魚機器人”開啟軟體機器人新時代

鄭詩濃

自然是取之不盡的靈感源泉，科學家曾將蟑螂、鰻魚、蠑螈、蜘蛛等動物的特點運用到尖端科技當中，并取得了巨大的成功。而這一次，他們把目光聚焦在了章魚身上。來自哈佛大學威斯生物工程研究所的團隊，受到柔軟的八爪動物啟發，創造出了世界上第一個自主式軟體機器人。

這個機器人的形象和以往的機器人大不相同，它看起來就像一只通體透明的小章魚，且身體兩側共有八根彈性超強，會有規律、自主彎曲的機械臂，啟動時仿佛真的章魚正悠閑地揮舞著觸角。

機械章魚的不同之處在于它的控制系統。設計者們腦洞大開，改變了傳統以電作為動力，而是用3D打印技術構建了一個氣動網絡。他們先在章魚形狀的模具中倒入了有機硅聚合物，又在聚合物中注入一種特殊的墨水，這種墨水可以在聚合物中保持形狀和位置。加熱后，墨水蒸發，留下了內部的通道。

和普通的電子回路不同，在機械章魚的回路里傳遞的不是電子，而是液體和氣體。它大大的腦袋里面，有兩個儲存過氧化氫水溶液的小房間。水溶液在旁邊振蕩器的調節下會流出，進入身體里的反應室，在鉑基催化劑的催化下，過氧化氫水溶液會分解出氧氣。這些氣體因壓力被擠到章魚的觸角中，柔軟的觸角膨脹舒展，實現了機械臂的運動，剩余廢氣將從排氣孔中排出。

研究者把簡單的化學反應與軟性材料相結合，得到了驚人的效果。但怎樣保證機械章魚體內的化學燃料能持續使用一段時間，而不是在反應中一次性消耗完呢？由羅伯特帶領的研究團隊為此煞費苦心。

由于壓強的變化，有些機械臂的閥門會打開，剩余的則會關閉，以此保證同一時間內只有一部分機械臂流通燃料。隨著燃料的消耗，先運動過的機械臂內壓強下降，使得燃料轉向另一部分原本關閉的通道。在閥門開關的巧妙作用下，燃料來回流通，確保了機械章魚在一段時間內的自主運動。

啟動機械章魚需要人工協助，研究者將過氧化氫水溶液注入后，便開啟了上述過程。羅伯特表示，這只可愛的小章魚機器人的制作材料成本不到3美元，目前機械章魚只有4～8分鐘的“生命”，還有待繼續改善。