##軟體機器人的新時代: 體內能量驅動的模塊化蠕蟲和海膽機器人
引言
軟體機器人技術在近年來取得了巨大的進步，尤其是在能量儲存和設計方面。最近，康奈爾大學的研究團隊推出了兩款革命性的軟體機器人：模塊化蠕蟲機器人和海膽機器人。這些機器人采用了「體內能量」（embodied energy）的概念，將能量源直接整合到機器人的身體中，從而減少重量和成本。讓我們深入探討這些創新的機器人和其背后的科學原理。
體內能量：什麼是體內能量？
體內能量是一種將能量儲存和傳輸直接整合到機器人的設計理念。這個概念源自於早前的水性軟體機器人，例如2019年推出的獅魚啟發的機器人。這款機器人使用循環的液壓液體（即「機器血液」）來儲存和提供能量。新的蠕蟲和海膽機器人也采用了類似的設計，但具有更高的電池容量和功率密度。
模塊化蠕蟲機器人
設計與功能
蠕蟲機器人的身體由一系列互連的艙室組成，每個艙室包含一個電動機和肌腱驅動器，允許蠕蟲機器人壓縮和擴張其形狀。另外，每個艙室還包含了一堆浸泡在陰極液中的陽極袋。這種設計使得機器人可以通過液壓液體同時提供能量和運動力。
康奈爾大學機械與航空工程教授羅伯特·謝帕德（Rob Shepherd）表示：「我們是第一個使用液壓液體作為電池的團隊，這減少了機器人的整體重量，因為電池同時提供能量和運動力。」這使得蠕蟲機器人能夠以近乎全能量的形式行進，實現長距離旅行。
運動模式
研究人員測試了兩種運動模式。蠕蟲機器人可以沿著地面蠕行，每個艙室收縮然后推動自己向前；它也可以像毛蟲一樣沿著垂直管道上下移動，使用兩錨點爬行技術。雖然這款機器人不算快——單次充電需要35小時才能行進105米——但它比其他液壓驅動的蠕蟲機器人更快。
潛在應用
蠕蟲機器人特別適合探索長而狹窄的通道，例如管道，並可能進行維修工作。其低成本和高效能使其成為理想的選擇。
海膽機器人
設計與功能
海膽機器人也是體內能量的典範。它具有更大的能量儲存容量，允許其在水中旅行更長的距離。謝帕德教授指出：「海膽機器人的容量遠遠超過其重量，因此它可以旅行更長的時間。」
運動和通信
海膽機器人可以被水流攜帶，然后游到水面傳送和接收通信，然後再下沉。這使得它成為海洋探索的理想工具，尤其是在成本敏感的應用中。
研究背景和支持
這項研究得到了海軍研究辦公室和能源部基本能源科學計畫的支持。這些機構的資金使得研究團隊能夠推動軟體機器人的創新和應用。
未來展望
體內能量驅動的軟體機器人開啟了機器人技術的一個新時代。隨著技術的進一步發展， мы 可以期待看到更多創新的應用，從工業維修到環境監測，再到醫療領域。
結論
康奈爾大學的研究團隊通過推出模塊化蠕蟲和海膽機器人，展示了體內能量的巨大潛力。這些機器人的設計和功能不僅提高了效率和耐用性，也拓寬了機器人在各行各業的應用範圍。隨著科技的不斷進步， 我們可以期待看到更多令人驚艷的創新。
附加資料和鏈接
- 原始研究文章：Cornell University: 'Embodied energy' powers modular worm, jellyfish robots
- 相關多媒體：Jellyfish robot
- 期刊引用：Chong‐Chan Kim, Anunth Rao Ramaswami, Robert F. Shepherd. Soft, Modular Power for Composing Robots with Embodied Energy. Advanced Materials, 2025; DOI: 10.1002/adma.202414872
FAQ
Q: 體內能量驅動的機器人有什么優點？
A: 體內能量驅動的機器人可以減少重量和成本，同時提高能量儲存和傳輸效率。
Q: 模塊化蠕蟲機器人可以用於哪些應用？
A: 模塊化蠕蟲機器人特別適合探索長而狹窄的通道，例如管道，並可能進行維修工作。
Q: 海膽機器人如何進行通信？
A: 海膽機器人可以被水流攜帶，然后游到水面傳送和接收通信，然後再下沉。