软机器人利用湿度梯度来产生信号

莱特-帕特森空军基地美国空军研究实验室的一组研究人员开发了一种不用电就能产生信号的软机器人。在他们发表在《美国国家科学院院刊》上的论文中，研究人员描述了他们对折纸物件的研究，以及它们可能被用作信号设备和逻辑门。

当然，折纸是一种把纸折成有趣的东西的艺术。在这项新的努力中，研究人员将这种古老的艺术形式作为软机器人的可能构件。研究小组使用了聚丙烯薄片代替纸张——它可以从大气湿度中吸收水分而不失去其主要形态。然而，当放在潮湿的环境中，它确实会失去一些硬度。研究人员利用这一现象，将这些薄片用作机械致动器。

他们发现，如果他们在某些地方弯曲床单，床单会在潮湿的环境下变平。相反，当暴露在更干燥的空气中时，床单会再次上升。研究人员指出，这种在不同状态之间移动的能力，使纸可以作为触发其他类型设备或机器行动的触发器。它还允许仅使用基于环境条件的聚丙烯在湿度梯度上的表现方式来产生信号。在适当的条件下，薄片可以以两种状态存在，平的或直立的，这表明它们可以用作逻辑门。

在测试他们的想法时，研究人员发现，当把几张纸连接在一起时，他们可以分享信息，执行布尔逻辑，甚至四处移动。他们声称，这表明它们广泛应用于各种软机器人应用，其中一些可能包括执行通常由基于数字的机器完成的功能。

由于一些预期的好处，软机器人技术是一个很有前途的领域。人们相信，这种机器人在处理精细物品方面会做得更好。能够自动执行任务的软机器人有望提供诸如给空调系统发信号或仅根据湿度水平操纵物体等服务。

进一步探索

机器人通过连续的感知-决定-响应控制回路，自主地与环境进行交互。最常见的是，决定步骤发生在中央处理单元;然而，柔性机器人的刚性电子器件与柔性体之间的刚度不匹配会阻碍柔性机器人系统的集成。我们开发了一个可编程机械计算的框架嵌入到软机器人的结构中，可以增强传统的数字电子控制方案。以一个折纸水炸弹作为实验平台，我们展示了一个1位的机械存储设备，它可以根据时变的环境信号进行写入、删除和重写。此外，我们证明了在连接的折纸单元之间的机械耦合可用于编程一个机械位的行为，产生诸如和、或和三个输入多数门等逻辑门，以及在机械门之间传输信号。嵌入式机械学为增强软机器人和机器的自主性和智能性提供了一条途径。