摘要：在科技日新月异的今天，一种名为“元机器人”的突破性材料横空出世，为机器人技术和材料科学领域带来了前所未有的革新。这项成果由普林斯顿大学工程学院的研究团队精心打造，实现了无需电机或内部齿轮，仅凭外部磁场控制就能实现扩展、变形、移动等复杂行为的壮举。

在科技日新月异的今天，一种名为“元机器人”的突破性材料横空出世，为机器人技术和材料科学领域带来了前所未有的革新。这项成果由普林斯顿大学工程学院的研究团队精心打造，实现了无需电机或内部齿轮，仅凭外部磁场控制就能实现扩展、变形、移动等复杂行为的壮举。

据《自然》杂志近期发表的论文，这种机械超材料——元机器人，巧妙地结合了折纸艺术与电磁控制技术，展现出了在软体机器人、医疗、热调控和光学等多个领域的广泛应用潜力。研究团队从折纸艺术中的“Kresling图案”获得灵感，设计出由简单塑料和定制磁性复合材料构成的模块化单元，这些单元通过底部连接形成长圆柱体，每个单元都能独立响应精确设计的磁场，产生各种动作。

元机器人的独特之处在于，它是一种超材料，其性能源自物理结构而非化学成分。这些模块化单元呈手性（镜像对称）排列，能够响应外部磁场，实现扭转、压缩或展开等复杂动作。普林斯顿大学工程学教授格劳西奥·保利诺表示：“这种材料能够在材料与机器人之间自由转换，完全通过外部磁场控制，无需内置电机或齿轮。”

研究团队通过电磁场同时传递能量和信号，实现了对元机器人复杂行为的精准控制。电气与计算机工程学副教授陈敏杰强调，磁场驱动使元机器人能够瞬时、精确地传递扭矩，触发各种复杂运动。例如，材料在顺时针扭转时会坍缩，逆时针扭转时则展开，还能通过扭转顺序模拟“迟滞”现象，即材料的变形不仅取决于当前的扭转方向，还受到此前扭转历史的影响。

研究团队还展示了微型原型，利用激光光刻技术制造出高度仅100微米的元机器人，略厚于人类头发，验证了技术的可行性。这种非对称行为不仅为工程、物理和经济学中复杂系统的建模提供了全新的物理模拟方法，还为多个领域的应用带来了无限可能。

在医疗领域，微型元机器人可用于体内药物精准递送或协助外科医生修复受损骨骼和组织。研究团队在普林斯顿材料研究所通过实验验证了其微米级精度的可控性，未来有望应用于微创手术。在热调控方面，元机器人通过在吸光黑色表面与反射表面间切换，实现温度调节，适用于智能建筑或航天器热管理。元机器人还可用于光学和通信领域，例如制造可调天线或处理光波长的透镜设备。

元机器人的多功能性不仅限于此，研究团队还探索了其在逻辑模拟中的潜力。通过物理结构模拟计算机中晶体管的逻辑门行为，元机器人为复杂非交换状态的物理建模提供了可能。然而，实际应用仍面临挑战，包括大规模制造、长期稳定性和复杂环境适应性等问题。团队表示，当前研究仍处于早期阶段，需进一步优化材料设计和控制系统以实现商业化。

这项研究获得了材料科学与机器人领域专家的高度认可。麻省理工学院教授赵选贺认为：“这项工作为折纸设计和应用开辟了令人兴奋的新途径，其模块化手性设计的多功能性令人印象深刻。”意大利特伦托大学教授戴维德·比戈尼也表示，元机器人可能推动软体机器人、航空航天、能量吸收和自动热调控领域的范式转变。这项研究不仅展示了材料本身具备机器人功能的可能性，还为未来跨学科融合带来了全新的想象空间。

来源：ITBear科技资讯