无电机无齿轮：普林斯顿用折纸和热量造出软体机器人

想象一个机器人，没有马达、没有齿轮，却能像鸟一样扇动翅膀。这不是科幻电影，而是普林斯顿大学工程师的最新成果。他们结合折纸艺术和热敏材料，制造出一款完全依靠热量驱动的软体机器人。传统软体机器人虽能变形，但往往仍需电机或气动系统，限制了其小型化和柔软度。普林斯顿团队另辟蹊径，利用一种名为液晶弹性体的特殊聚合物，通过3D打印精确控制分子排列，形成可编程的“铰链”。当加热时，这些铰链按预设顺序折叠，驱动机器人运动。更巧妙的是，他们将柔性电路板直接嵌入材料中，实现局部精准加热和温度反馈。这项研究发表在《先进功能材料》期刊上，目前仍处于实验室阶段，但展示了软体机器人摆脱机械束缚的潜力。

目前能确认到哪一步
本文基于New Atlas Robotics 2026年4月22日报道，介绍普林斯顿大学团队在《Advanced Functional Materials》发表的研究成果。该机器人目前为实验室原型，尚未商业化。

折纸与材料科学的跨界融合
传统软体机器人虽然身体柔软，但内部往往藏着电机、气动泵等硬部件，限制了其灵活性和小型化。普林斯顿大学的研究团队另辟蹊径，从古老的折纸艺术中寻找灵感。他们使用一种名为液晶弹性体的特殊聚合物，这种材料内部分子排列有序，通过定制3D打印机可以逐区域控制分子取向，从而在材料中预设不同的响应特性。

研究人员将材料设计成具有不同热响应区域的“铰链”。当加热时，这些区域会以特定方式收缩，使整个结构按照预定顺序折叠。这种设计完全摒弃了传统的机械传动部件，让机器人真正实现“无骨”运动。团队表示，这种将材料科学和折纸工程结合的方法，为软体机器人开辟了全新的设计路径。



嵌入式电子实现精准热控
要让折纸机器人按指令动作，关键在于精确控制哪些区域被加热。普林斯顿团队在打印过程中，直接将柔性印刷电路板嵌入到材料铰链中，电路板上集成了加热元件和温度传感器。这种一体化制造方式简化了组装流程，使系统更加紧凑可靠。

温度传感器实时反馈数据给控制软件，软件可以补偿多次折叠后累积的微小误差。团队成员David Bershadsky指出，这项工作的核心贡献在于展示了局部加热控制的集成系统。通过选择性地加热不同区域，机器人可以执行复杂的折叠序列，实现多种运动模式。



折纸鹤扇翅：概念验证成功
为了展示这一技术的可行性，团队制作了一只经典的折纸鹤机器人。当加热特定铰链时，鹤的翅膀会上下扇动，并且能够反复回到初始形状，没有出现明显的磨损或变形。虽然这还不是一个功能完整的机器人，但它有力地证明了该概念的实际可行性。

目前，该系统仍处于实验阶段，仅在受控实验室环境中演示。但研究团队强调，其设计已考虑可制造性，使用的材料均为市售品，制造工艺也可规模化。未来，这种无电机软体机器人有望应用于医疗植入、精密操作等领域，在狭小空间内完成传统机器人难以胜任的任务。

资料线索
• New Atlas Robotics

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