通过3D打印技术，科研人员开发出一种类似于藤曼的自生长和自适应仿生机器人

南极熊导读：在面对探索非结构化环境的任务时，传统机器人可能会受到无法跨越未知障碍物的限制，比如无法穿越的间隙等。这就是自生长软体机器人发挥作用的地方，因为它可以像植物藤蔓一样自由生长。

△意大利理工学院的科研人员，开发出一种可以不断生长的软体机器人FiloBot，它具有受攀爬植物启发的自适应能力

2024年1月19日，南极熊获悉，意大利理工学院（Istituto Italiano di Tecnologia）的科研人员开发了一种能够够向着光源生长的软体机器人FiloBot。它生长方式类似于攀缘植物的卷须，可以沿着物体表面生长，并通过卷曲自身的部分来附着和支撑。

FiloBot通过将3D打印热塑性塑料长丝从基站的线轴拉入其头部，实现了身体的逐步生长。机器人的顶部具有圆锥形头部，底部有一个电源/基站，中间是茎状主体。随着机器人的成长，身体逐渐变得更长。

△FiloBot的头部工作原理示意图

在这个过程中，细丝穿过头部的加热挤出机，而挤出机相对于主体缓慢旋转。这种设计允许机器人在连续的熔融塑料卷绕层中3D打印自己的身体，而这些塑料在冷却时会粘合在一起。

值得注意的是，身体并非以统一的方式打印。为了响应头部集成电子设备中的光传感器、陀螺仪等，塑料的温度、方向和沉积速度不断变化。通过这种方式，FiloBot能够控制其身体生长的方向，始终朝着光的方向前进，并远离地面。

△关于这项研究的论文已发表在《科学机器人》杂志上，题目为“一种不断生长的软机器人，具有受攀爬植物启发的自适应行为，可在非结构化环境中导航”（传送门）

最重要的是，当存在垂直支撑物时，机器人会自动缠绕在它们周围，就像藤蔓绕过棚架一样。这样，在不需要力量时，机器人可以花费更少的时间和精力来培养强壮的身体。然而，当检测不到相邻的支撑表面时，也就是当头部到达开放空间时，身体会变得僵硬而强壮，以支撑自己。

△FiloBot可以像植物一样爬到树上

自适应3D打印机器人的未来前景

自主、自适应机器人系统适用于不可预测、非结构化的场景。这类机器人需要像攀缘植物一样适应各种障碍和环境变化，以完成任务。这种自适应功能在监测和伴随救援行动、测量危险区域环境污染、以及探索未知和变化地形中引导路线等应用中具有潜在价值。

团队通过为自主系统引入可移动增材制造技术，并结合仿生行为策略，展望了未来机器人在非结构化和动态环境中的导航能力。他们借鉴攀缘植物的生长策略，提出基于攀爬植物模型的软机器人设计，相较于基于单一机制和功能的设计，能够提供更多帮助。考虑攀缘植物生长策略的多样性和潜在发育特征，这为寻找改进机器人功能的新方法提供了巨大的潜力。