机器人之梦：未来它们可折叠、可降解甚至可食用？

动画电影《机器人之梦》里，有这样一个情节：失去了伙伴的机器人被卖到废品站，这里，成堆的机器零件已经散成了一座垃圾山，而它也只能被大卸八块，面临绝望……

“未来，机器人的去处会是哪？这是我们需要开始考虑的问题。”西湖大学工学院机械工程讲席教授姜汉卿说。

他面前，摆着一个正在扭动的小“手臂”。在经过学校后勤部门允许后，团队曾经将它的同款埋在西湖大学校园的土壤里。

“惊喜的是，过两个月再去看，已经分解得差不多了。”



研究团队开发的折纸机器人模块 记者 林辰辰/摄

未来向我们招手：可降解的手

从每日可“遛”的机器狗，到登上春晚扭秧歌的宇树机器人，2025年开年最“炸街”的当属机器人。日前，在接受记者采访时，作为站在科技前沿的科学家，姜汉卿也不禁感叹：未来来得太快了，人均机器人的日子真的越来越近了。

时代瞬息万变，环保是永恒的主题。像上世纪出现的塑料袋，虽然在生活中有着无可替代的地位，却为人类带来了最严峻的“白色污染”。在“热闹”背后，仍然有人要把目光放得更加长远——

大约3年前，姜汉卿带领团队开始了可降解机器人的研究。成果一步步推陈出新，上周，“模块化自感知折纸机器人”发表在了机器人领域顶刊上。

采访当天，记者见到了这个有趣的“小玩意”，透明状，上面交错着一些类似螺旋纹的形状。通电后，它可以接受遥控指令，向不同方向，以不同角度弯曲或扭动——一会儿像一条“有生命”的尾巴，一会也能弯成字母“S”的形状。

“这是一只可降解的‘机械臂’，”此次研究的共同第一作者，助理研究员卫平东介绍，“在制作过程中，基本上所有材料都是纯‘天然’的。”

主材料纤维素薄膜由棉花提取物制成，传感器的最初形态则是猪皮，其制成了一种明胶基离子凝胶。经试验，在正常的土里，这个机器人模块8周时间就能降解98%以上。



可降解实验数据示意 跨力学实验室供图

创新灵感满足多方“需求”

要做“可持续发展”机器人可不简单，得同时满足多项需求：要有足够的承载力；要媲美普通机器人的高效、灵活，同时，在材料层面做到可降解、可回收。

但西湖大学跨力学实验室有着天时地利人和的优势。

导师姜汉卿是一位善于跨界创新的高手，也是科学界的“折纸”达人 。他早在多年前，就提出基于折纸和剪纸原理设计的柔性电子技术，并发明了可折叠锂离子电池和太阳能电池。

此次的折纸机器人模块，就是创新了传统的克雷斯林折纸模式。通过给模型侧面加上气动驱动袋后，模块可以实现弯曲、扭转、收缩/伸展等三种基本运动类型，以及这三种基本类型的四种组合，总共七种不同的运动模式。

“克雷斯林图案由一系列沿着相反扭曲方向的角度相交的山形和谷形折叠构成，”姜汉卿介绍，“将这种图案制作成模块，可以展现出惊人的性能稳定性。”

卫平东则从学生时代就一直在做新材料领域的研究，此次研究中他在纤维素薄膜中引入了甘油，让材料呈现出了新的性能——防撕裂能力变得更强了。而论文的另一位共同第一作者，机器人研究背景的、复旦大学研究员张壮，立即意识到将这种薄膜与折纸工艺结合，也许可以为机器人构筑过程提供一种更加绿色与可持续的选择。

奇妙的未来畅想：机器人还能变成什么样?

在论文发表时，审稿人、国外记者都很好奇折纸机器人的可重复利用性以及工艺对环境的最终影响程度。

“我们对纤维素折纸进行了详细的生命周期评价，”卫平东表示，“结果显示，这种材料不仅具有优异的生物降解性和生物相容性，其制备工艺的环境影响也保持在较低水平。”

他补充道，如果未来能引入可再生能源，开发规模化生产工艺，环境影响还可以进一步降低。“甚至传感器也能做到让‘素食主义者’接受。”

尽管目前团队的研究还处于“概念”阶段，但从这条“小尾巴”上，我们看见了关于未来机器人的更多新可能。

猪皮、纤维素，因为所有材料都是生物材料。“所以，理论上，这个模块是可食用的。” 卫平东笑道。也许未来在资源紧缺的航天领域，可食用的机器人可以在关键时刻，满足航天员们的生存需求。

此外，因为一条“机械臂”是由一个个折纸模块组成，所以未来它也可以做到可长可短、可折叠，甚至满足普通人在家里自由组装的需求。“就像乐高，可以自己DIY进行个性化设计。”卫平东说。



跨力学实验室团队合照 实验室供图

现在，团队还想在折纸机器人模块驱动方式上做进一步改进。“我们尝试用气压驱动，这样它的承载力将会变得更大。”

正如克雷斯林折纸在精密计算中展开的优雅曲面，人类对机器人的想象正在折叠与舒展之间，重构出更多画面。或许未来，机器人的生命循环也将突破钢铁躯壳的桎梏，最终化作春泥滋养新芽。

（来源：潮新闻）

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