欧洲航天局研发抗辐射软体机器人，形似毛毛虫适应深空探测

在深空探测领域，机器人不仅要面对漫长的任务周期，更需适应缺乏维护条件的严酷外星环境。欧洲航天局（ESA）近期支持的一项突破性进展来自瑞典哥德堡大学，其研究团队开发出一种仿生物态的软体机器人。该设备形似毛毛虫，采用无电机驱动设计，能够像生物一样在崎岖地形中灵活穿梭，甚至能挤过狭窄缝隙，为未来的行星探索提供了极具潜力的技术路径。

传统刚性关节机器人在极端环境下往往因机械磨损或电子故障而失效，且维护成本高昂。相比之下，软体机器人凭借自身的柔韧性，对高温、极寒、潮湿及强辐射等恶劣条件具有天然的耐受性。哥德堡大学的研究人员利用欧洲航天局“发现计划”（Discovery Programme）的资金支持，专注于开发这种无需复杂机械结构的柔性系统，旨在解决长期无人值守任务中的可靠性难题。

该机器人的核心创新在于其驱动机制。它仅依靠一个介电弹性体驱动器（Dielectric Elastomer Actuator, DEA）作为“人工肌肉”。DEA由夹在两个柔性电极之间的介电弹性体薄膜构成，通电后会发生径向收缩和轴向伸长，模拟生物肌肉的运动原理。这种材料不仅形变能力极强、响应迅速，还能高效存储和释放能量，从而实现了低功耗下的持续运动。

为了将DEA的线性运动转化为爬行姿态，研究团队采用了卷曲式介电弹性体驱动器（Rolled DEA, RDEA）。这种结构使得驱动器能够沿轴向收缩和膨胀，驱动整个机器人身体产生波浪式的蠕动。令人瞩目的是，尽管仅有一个驱动器，该机器人却能通过被动结构与地面的相互作用实现多向移动。在3D打印的带有沟槽图案的测试基底上，机器人的“足部”能嵌入沟槽，从而沿着特定方向对齐。

实验数据显示，通过改变基底沟槽的角度，研究人员成功引导机器人向左或向右转向，证明了单驱动器系统在结构化环境中的导航能力。然而，在不可控的非结构化环境中，仅靠被动导向不足以应对所有情况，因此团队正在探索结合主动控制策略，以进一步提升其在复杂地形中的适应能力。

除了运动机制的创新，该机器人的材料选择也极具针对性。为了适应火星等天体的高辐射环境，研究人员在驱动器中使用了单壁碳纳米管（Single-walled Carbon Nanotubes, SWCNT）作为柔性电极。这种圆柱形纳米材料由卷曲的石墨烯层组成，具有出色的容错性和物理强度。

模拟测试表明，SWCNT电极不仅能抵御物理损伤，还能有效屏蔽部分火星辐射，特别是能量为10兆电子伏特（MeV）的阿尔法粒子和质子。这一特性使得该机器人成为长期行星探测任务的理想候选者，因为它能够在高辐射背景下保持功能稳定，且几乎无需维护。

这项由瑞典学术界与欧洲航天局合作推进的项目，展示了软体机器人在极端环境探索中的巨大潜力。通过简化机械结构并引入纳米材料技术，该设计不仅降低了故障率，还提高了能源效率。随着主动控制算法的进一步优化，这种单驱动器软体机器人有望在未来火星及更遥远天体的探测任务中发挥关键作用，为人类拓展宇宙认知边界提供坚实的技术支撑。