智行时代——具身智能技术生态
据Seoul National University报道,机器人和电子设备的迅速普及给世界带来了日益沉重的环境负担。联合国训练研究所(UNITAR)统计,2022年全球电子垃圾(电子废弃物)总量约为6200万吨,其中相当一部分既没有得到妥善收集和回收,而是被填埋或焚烧。
随着软体机器人被广泛应用于医疗保健、农业和环境勘探等各个领域,报废的机器人系统正成为新一代电子垃圾的来源。特别是,软体机器人及其相关电子系统通常由多层薄膜结构构成,这些结构由热固性聚合物弹性体、金属合金和外延半导体组成。这些异质材料组合使得回收利用几乎不可能,并阻碍了其自然降解,导致人们日益担忧此类技术从根本上来说是不可持续的。
为了应对这些挑战,由首尔国立大学(Seoul National University)Seung-Kyun Kang教授、西江大学(Sogang University)Sang-Yup Kim教授和林茨约翰内斯·开普勒大学(Johannes Kepler University Linz)Martin Kaltenbrunner教授领导的首尔国立大学、西江大学和林茨约翰内斯·开普勒大学联合研究团队开发了一种完全可生物降解和可堆肥的软体机器人电子系统。该系统在运行过程中保持高性能和高耐久性,并在使用后完全回归自然。研究团队采用了一种不含水的可生物降解弹性体——聚癸二酸甘油酯(PGS)作为机器人框架的结构材料,从而实现了低滞后性和优异弹性恢复性能的软体驱动器。
该研究成果发表在《自然·可持续性》(Nature Sustainability)杂志上。
完全可堆肥的软体机器人系统。图片来源:Nature Sustainability (2026)编辑
基于PGS的弯曲致动器展现出卓越的耐久性,即使经过一百万次驱动循环后,弯曲角度和输出力也几乎保持不变,并且长期储存后仍能保持稳定的性能。此外,由镁(Mg)、钼(Mo)和硅(Si)组成的可生物降解无机电子元件被集成到单个软体机器人手指中,从而将曲率、应变、触觉、温度、湿度和pH传感器,以及加热器、电刺激器和药物输送模块整合在一起——展示了一个高度集成、多功能的可生物降解电子平台。
当整个机器人系统置于工业堆肥条件下时,其结构框架和电子元件均在几个月内分解。利用所得堆肥进行的植物生长测试证实,该堆肥对环境无毒。
Seung-Kyun Kang教授表示:“这项研究克服了传统上与可生物降解材料相关的局限性,并展示了具有实用耐久性和性能水平的软体机器人和电子系统,为可持续机器人技术树立了新的标杆。”
Kyung-Sub Kim博士补充道:“通过同时实现高性能、完全可生物降解性和生态安全性,该平台有望成为向环境友好型机器人和电子产品过渡的基础技术。”
该研究针对机器人和电子设备日益严重的废弃物问题提出了一种根本性的解决方案,并引入了一种新的范式,即智能机器完成任务后回归土壤——不是作为废弃物,而是作为自然的一部分。
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