看下面这个有一点像小鱼，又有一点像小船的机器人，把它轻轻地放入水中，它就能够自主地游动、划行。在水中自行推进的机器人，由加州理工学院和苏黎世联邦理工学院的工程师刚开发出来。能够在不使用任何电机、伺服系统或电源的情况下自行推进。这个机器人的运动靠的是什么？有人可能想到了，或许它的材料特殊？没错！这个机器人之所以能靠“自己的力量”行动，就是因为构造这种机器人的材料会随着温度变化而产生变形！
材料自身就可以使得机器人工作。从而使得机器人首次实现自动划水！论文 Harnessing bistability for directional propulsion of soft, untethered robots，发表在上周二的PNAS《美国国家科学院院刊》上。
如果你把这个机器人看成一只小鱼，那么可以理解为鱼身中有一个通过变形来提供动力的聚合物“肌肉”，包裹在两片低密度的漂浮装置和一层外壳之中。“肌肉”由柔韧的高分子聚合物构成，它们会在受冷时卷曲，受热时舒展。把这条小鱼从可供人类呼吸的冰凉的空气中放入温暖的水里，它的肌肉就会伸展开，然后通过旁边一个连接着“鱼鳍”的小部件，来控制自身鱼鳍的活动，从而实现在水中的游动。两鳍是最简单的形态。
在这个基础上，科学家们还设计出了三鳍、四鳍的版本，在最新的设计版本中，研究人员将聚合物元素和开关连接起来，从而使四桨机器人向前推进，放下一个小的有效载荷，然后向后划桨。通过对“肌肉“进行一些改动，这条小鱼掌握了更多的技能，比如拐弯。拐弯其实需要各个鱼鳍做出不同的活动，也就是需要它们连接到各不相同的“肌肉”。研究人员发现，不同粗细的“肌肉”受热到伸展所需的时间不同，“肌肉”越粗，伸展得越慢。
把不同粗细的聚合物条组合到一起，就可以控制机器鱼的运动方式！下图是这条小鱼的美颜照片。如果你觉得它更像一条小船，可以理解为这种聚合物用于激活小船中的开关，它相应地粘贴于船桨，船桨使机器人像小船一样向前划动。下图是这种新型推进系统依赖于的柔性聚合物条带。开关由双稳态元素制成，这是一种具有两种不同的稳定几何形状的成分。它由弹性材料条带构成。当受到聚合物推动时，会从一个位置迅速切换到另一个位置。
除了划行，它还能空投。在未来，研究人员还将增加更多的功能与响应性，例如采用对于pH 值或盐分等其他环境因素作出响应的聚合物。未来版本的机器人还将容纳化学滴漏物，或者在更小区域递送和释放药物。论文共同第一作者、加州理工学院博士后访问学者 Osama R. Bilal 表示：“通过让简单的运动结合到一起，我们能将程序嵌入到材料中，展开一系列复杂动作。
”据悉，这项研究是基于加州理工学院航空航天教授Daraio和Dennis Kochmann的前期工作。他们使用双稳态元件链来传输信号并建立类似计算机的逻辑门。目前，当双稳态元素切换并释放能量时，必须经过手动重置使其再次工作。接下来，研究团队计划拓展和重新设计双稳态元素的方法，当温度再次变化时，使得机器人可以自动重置。这样一来，只要水温保持变化，它们就有望实现无限期地游动！
下面的视频，完整地展示这个机器人的运动。