传统磁性软体机器人依赖复杂磁场实现形态变化，限制了其在多任务场景的应用。一项发表于《Nature》的新研究，受向日葵向光性启发，提出“实时就地磁化重编程”技术。通过移动内部磁性单元，机器人在统一磁场下即可快速切换形态与功能，为精准医疗、微操作等领域带来了新的可能。
智能速览
核心技术受向日葵启发，通过移动内部磁性单元实现实时磁化重编程。
在统一磁场下即可完成形态与功能的快速切换，摆脱了对外部复杂磁场的依赖。
利用“磁中和”与“磁反转”特性，实现变形的精准控制与方向反转。
可实现微创手术器械的无接触导航，在动物实验中减少了组织损伤风险。
在多器械协同、纤毛阵列流体操控和自适应抓取等领域也展现出应用潜力。
精华内容
如何让软体机器人像生物一样适应环境？这项技术通过重新编程其内部“磁力基因”，让机器人在单一磁场中就能完成复杂变形，颠覆了传统驱动方式。
向日葵的启示
向日葵通过重新分布内部生长素来追随太阳，这一生物机制启发了新的机器人设计思路。传统方法是改变外部刺激（如磁场方向），而该研究则模仿向日葵，在机器人体内重新分布关键元素。通过移动内部磁性单元，机器人在相同的外部磁场下能够产生完全不同的响应，实现了从被动适应到主动自我重构的转变。
核心重编程技术
该技术的关键在于机器人内部的“磁性单元载体”，这些载体可以是嵌套的管道或内置的杆状结构。在外部驱动下，这些载体能够相对移动，从而改变内部磁性单元的空间排布。这种位置的重新配置直接改变了机器人整体的磁化分布，使其在单一的均匀磁场下，能够实现从一维管状到二维片状再到三维盒状等多种形态的快速切换。
磁中和与磁反转
研究发现了两个关键物理特性。一是“磁中和”，当两个磁矩相反、大小相同的磁性单元对齐时，它们的磁场会相互抵消，使机器人暂时表现为非磁性状态，这允许在单一磁场下选择性激活特定机器人。二是“磁反转”，当两个磁矩相反但大小不同的单元对齐时，可实现整体磁化方向的反转，导致机器人弯曲方向完全改变，例如从左弯曲变为右弯曲。
无接触导航突破
在微创手术中，器械的移动可能损伤周围组织。基于一维磁化重编程的软体导管，在绕行障碍物时，其弯曲部分可以保持固定姿态，实现无接触导航。实验中，该导管成功在模拟血管和猪心血管模型中穿越复杂路径，仅底部接触，侧面无触碰，显著降低了手术风险。这种在移动过程中实时调整磁化分布的能力是其关键。
多功能协作与抓取
利用磁中和特性，多个软体器械可以在同一均匀磁场下独立工作，一个保持固定形态，另一个执行变形动作，为多目标协同治疗或微组装提供了可能。此外，研究还开发了一种二维五指软体夹持器，通过重编程每个“手指”内部的磁性单元，使其在相同磁场下能独立弯曲，自适应地抓取T形、F形等不同复杂形状的物体，展现了高度的灵活性。
这项“就地变身”技术为软体机器人解决了实时重构的难题，使其在复杂环境中更具适应性。从精准医疗到微工业，它开启了单一磁场驱动多功能任务的新范式。未来，如何应对系统小型化与成本挑战，将是该技术走向广泛应用的关键。
