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一种新型光驱动晶格软体微型机器人 近日，武汉光电国家研究中心熊伟教授团队提出了一种新型光驱动晶格软体微型机器人。研究团队受自然界微生物多样运动方式的启发，结合激光微纳制造与水凝胶材料特性，设计出具备晶格结构的软体微型机器人，能够在光场调控下实现蠕动、旋转和跳跃等多模态仿生运动。与传统实心结构相比，该机器人不仅能量利用效率显著提升，而且运动速度大幅增加，在复杂环境下展现出良好的柔性和适应性。研究成果以“Light-driven lattice soft microrobot with multimodal locomotion”为题发表在Nature Communications。 软体微机器人因其小尺寸和柔性驱动特性，在生物医学、仿生学和精密微机械等领域具有广阔应用前景。然而，现有微型机器人依赖的水凝胶材料在响应速度和变形能力方面存在不足，运动模式多为预设的周期性形变，难以适应复杂多变的环境。这些问题严重制约了软体微型机器人的发展。  图1.晶格软体微型机器人设计与制备流程 针对上述难题，熊伟教授团队利用飞秒激光微纳增材制造技术，在温度响应型聚合物中引入单壁碳纳米管，设计出一种截角八面体晶格结构的微型机器人。该设计显著降低了材料密度，增大了比表面积，使机器人在光照下能快速产生局部形变。研究表明，晶格结构使机器人在相同条件下仅需实心结构六分之一的能量，即可达到三倍的运动速度，其旋转速度高达每秒29.38度，比已有报道提升近30倍；在蠕动模式下，速度可达15.15μm/s。  图2.晶格微型机器人在蠕动模式下的运动表现 得益于晶格结构与光场调控的结合，机器人能够实现多模态运动：在激光扫描驱动下产生蠕动前进；通过环形光轨实现原地旋转；在高功率激光作用下完成连续跳跃。更进一步，研究团队引入基于计算机视觉的闭环反馈控制系统，使机器人能够实时修正姿态偏差并沿设定路径自主导航。在实验中，研究人员成功演示了机器人在“星形”和“迷宫”轨迹上的自主运动，显示出精确的可编程控制潜力。  图3. 晶格微型机器人的手动控制运动与闭环反馈控制运动 武汉光电国家研究中心博士研究生张铭铎和博士后刘耘呈为论文共同第一作者，熊伟教授为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本业务费以及光谷实验室创新研究项目的资助。 论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-62676-z 分享到：
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