北卡羅來納州立大學的科學家們展示了一種軟體機器人，設計得像一隻毛毛蟲，能夠向前、向後移動，並擠過狹小的空間。這種受毛毛蟲啟發的機器人的運動是由一種獨特的銀納米線模式驅動的，它利用熱量來調節其彎曲度，使用戶能夠將機器人引向任何想要的方向。

“毛毛蟲的運動是由其身體的局部曲率控制的–當它把自己往前拉的時候，它的身體曲線與它把自己往後推的時候不同，”關於這項工作的一篇論文的通訊作者、北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程係安德魯-亞當斯特聘教授朱勇說。”我們從毛蟲的生物力學中獲得靈感，模仿這種局部曲率，並使用納米線加熱器來控制毛蟲機器人的類似曲率和運動。

朱說：”設計能夠在兩個不同方向上移動的軟體機器人是軟體機器人技術的一個重大挑戰。嵌入式納米線加熱器使我們能夠以兩種方式控制機器人的運動。我們可以通過控制軟體機器人中的加熱模式來控制機器人的哪些部分彎曲。而且我們可以通過控制施加的熱量來控制這些部分彎曲的程度。”

毛毛蟲機器人由兩層聚合物組成，它們在受熱時反應不同。底層在受熱時收縮，或者說收縮。頂層在受熱時膨脹。一個銀納米線的圖案被嵌入膨脹的聚合物層中。該圖案包括研究人員可以施加電流的多個引線點。研究人員可以通過向不同的引出點施加電流來控制納米線圖案的哪些部分發熱，並且可以通過施加更多或更少的電流來控制發熱量。

“我們證明了毛毛蟲機器人能夠將自己向前拉，並將自己向後推，”該論文的第一作者、北卡羅來納州的博士後研究員Shuang Wu說。”一般來說，應用的電流越大，它在任何一個方向上的移動速度就越快。然而，我們發現有一個最佳週期，它給了聚合物冷卻的時間–有效地讓’肌肉’在再次收縮之前放鬆。如果我們試圖讓毛毛蟲機器人循環得太快，身體在再次收縮之前沒有時間’放鬆’，這就損害了它的運動。”

研究人員還證明，毛毛蟲機器人的運動可以被控制，以至於用戶能夠將其引導到一個非常低的縫隙下–類似於引導機器人滑到門下。從本質上講，研究人員可以控制向前和向後的運動，以及機器人在該過程中的任何一點向上彎曲的高度。

“這種在軟體機器人中驅動運動的方法是高度節能的，我們有興趣探索如何使這個過程更加有效，”朱說。”接下來的其他步驟包括將這種軟體機器人運動的方法與傳感器或其他技術相結合，以用於各種應用–如搜索和救援設備。”