机器蛾用人工血液生长出紫外传感器

大多数机器人出厂时，传感器就已经固定好了，能做什么基本由硬件决定。但爱沙尼亚塔尔图大学和意大利技术研究院（IIT）的工程师做了一个外形像蛾子的机器人：它能在需要时，用自己“血液”里的化学物质，在身体上长出一个新的传感器。

这项研究发表在《Advanced Science》。机器蛾的身体由透明塑料3D打印而成，内部打印出细小血管。一个小泵推动约3毫升液体在血管中循环，其中一部分会渗入周围塑料约0.01毫米。液体里含有吡咯，在紫外光照射和光敏添加剂帮助下，吡咯会变成导电聚合物聚吡咯。团队用模板遮住不需要曝光的位置，只让翅膀上的一小块被紫外光打中，这块塑料就会变黑，成为传感器。

“当然可以直接用现成的光电二极管，但你必须非常精确地知道该把它放在哪里。”塔尔图大学博士生、论文第一作者Kadri-Ann Pankratov说，“在需要的位置生长受体，意味着环境本身可以根据当时实际发生的情况来塑造机器人。”

图中可见翅膀内打印的血管与微通道，它们负责输送人工血液。

真正负责读取信号的是打印时埋入身体的金属线，因此机器人“长”出来的是感测材料，而不是导线。此后，只要紫外光照到这块区域，它的电阻就会短暂下降，板载小芯片可以据此让LED闪烁或驱动翅膀扇动。

它能做什么，仍受限制

这个传感器在存放四个月后仍能工作，而且随着残留吡咯继续反应，每曝光一次都会变得更敏感；不过每次紫外闪光后，大约需要五分钟才能恢复稳定。

目前它仍是原型机，离真实环境还有距离。机器蛾不能飞，翅膀由镍钛形状记忆合金丝带动，需要外部电源加热。Pankratov在邮件中表示，用电池驱动翅膀并非做不到，但更有价值的是把能量储存在“血液”本身；团队已做了初步测试，尝试用液体中的试剂为板载微处理器供电。

论文还指出，何时填充血管由研究人员决定，传感器形成的位置也由团队放置的模板决定，而不是由周围环境自行决定；而且这种反应不可逆。

Pankratov认为，真正的限制不在于机器蛾能长多少个传感器，而在于液体和紫外光能到达身体的多少区域。新的前驱体可以继续通过血管泵入，未来甚至可能部分从环境中收集。

机器人“自生长”不是新概念

能建造或修补自身部件的机器人已出现一段时间。2022年，康奈尔大学工程师展示过一种带光学传感器的软体机器人，可检测损伤并自我修复；IIT的FiloBot会在攀爬过程中3D打印自己的身体；2025年，康奈尔大学的“机器人血液”还被用于为软体水母和蠕虫机器人储存能量。

塔尔图这台机器蛾则利用循环系统增加原本没有的功能。同一套血管也可以输送其他化学物质，甚至可能是可逆反应。Pankratov解释说：“板载循环系统的好处在于，它确实可以被冲洗，并重复使用同一种混合物，或者完全不同的东西。”在实验室之外，这可能很必要。她希望十年后，人工机器人血液和循环系统能成为某些应用中的明显选择，并有多种材料体系达到当前最先进水平。

团队还发布了视频，展示机器蛾的循环系统如何工作，以及它如何响应紫外光扇动翅膀。

来源：EurekAlert，爱沙尼亚研究委员会。