发布日期：2026-08-26 浏览：9
意大利理工学院（Istituto Italiano di Tecnologia）生物仿生软体机器人实验室的研究人员近日开发出一款名为Bean-Bot的微型机器人。该机器人无需电机、电池、传感器或计算机，仅凭一个热驱动弹簧与豆荚状外壳即可实现跳跃、翻滚、滑动和爬坡等多种运动方式。其设计灵感来源于墨西哥跳豆——一种因内部蛾幼虫活动而产生跳跃运动的豆荚。研究人员并非直接模仿幼虫的运动机制，而是将热量驱动的弹簧运动与豆荚的外壳形状相结合，创造出一种能以多种方式移动的机器人。
热驱动弹簧与豆荚外壳：物理形态决定运动
Bean-Bot由两个主要部件构成：一个微型热响应弹簧和一个轻质豆荚形外壳。弹簧由形状记忆合金制成，可在加热时改变形状；磁铁在弹簧储能时将其固定，当弹簧受热至足够温度时突然释放能量，将机器人推离地面。这一跳行动作本身是固定的，但机器人后续如何运动完全取决于外壳的几何形状以及落地时的表面条件。外壳具有一个弧形面和两个平面，使机器人能够以不同方式与地面交互——弧形面适合滚动，平面有助于稳定和攀爬，还能在落地后自动翻转复位，使机器人即使以不同姿态着陆也能再次跳跃。
运动多样性：92次测试中81.5%产生额外运动
研究团队发现，Bean-Bot的单次跳跃最高可达约30厘米，滚动距离约80厘米，可在光滑表面滑动，并能通过空中翻转或落地后翻转移。当磁力调整后，它还可爬上10至18度的斜坡。在92次跳跃测试中，约81.5%的跳跃在着陆后产生了滚动、滑动、弹跳或翻转等额外运动。这意味着机器人的运动行为在很大程度上由着陆表面和重力共同决定。Bean-Bot的外壳重约3.8克，跳跃模块约8克，整体采用3D打印外壳、形状记忆合金弹簧和磁铁构成，无需任何板载电子设备控制。
局限性与应用前景
目前该设计仍存在局限性：形状记忆合金弹簧需约70至80°C的温度才能触发跳跃，每次激活需30至180秒，恢复时间约130至140秒。研究团队认为，未来通过材料改进可使机器人在更低温度下响应并缩短循环时间。
研究人员将Bean-Bot视为机器人设计的一种不同思路——让机器人的物理本体承担传统上由传感器、计算机和软件完成的一部分工作。通过将形态、材料和环境相互作用纳入“控制系统”，这类无电、无软件的机器人或可在无法使用传统控制系统的环境中提供一种替代方案。
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