受到活细胞的启发，机器人在物体周围流动并固化成工具和其他物体。
3D 打印的机器人拥有亮蓝色的底座、黄色的齿轮和裸露的电路顶部，看起来就像孩子的玩具。然而，作为一个大约有两打成员的集体，它们可以绕过障碍物，然后硬化成承重工具，可以像扳手一样推动、投掷、扭转物体，并承受高达 150 磅的重量。
这些机器人是马修·德夫林（Matthew Devlin）、埃利奥特·霍克斯（Elliot Hawkes）以及加州大学圣巴巴拉分校和德累斯顿工业大学的同事们的创意，其行为就像一种智能材料，可以根据需要变形为不同的承重结构。每个机器人的宽度都比冰球小，它们的灵感来自于我们的细胞如何组织成肌肉、皮肤和骨骼——每一个都具有截然不同的机械特性。
机器人材料的概念被称为“可编程物质”和“粘土电子学”，长期以来一直引起科幻作家和科学家的兴趣。它们由成群的机器人组成，可以融化和重组，但一旦锁定到某种结构，它们就必须足够坚硬和坚固，才能承受重量并出拳。
该团队写道：“使这一愿景成为现实将把静态物体（在设计时设置属性）改变为动态物质，可以重新配置成具有不同物理属性的无数形式。”
这项发表在《科学》杂志上的新研究展示了概念验证设计。依靠物理力、磁力以及光信号，机器人可以形成支撑重量的微型桥梁，折叠成流动状态，并重新形成围绕物体的功能扳手。每个过程均由机器人的整体设计控制。
“我们已经找到了一种让机器人表现得更像材料的方法，”德夫林在一份新闻稿中说。
意外的灵感
模块化机器人和无人机集体已经给机器人界和数百万人留下了深刻的印象。十多年前，一千个预先编程的机器人群与附近的邻居合作，自我组装成复杂的形状。虽然充满活力，但它们无法支撑重量。其他设计更加坚硬、坚固，但很难在不破坏群体动态的情况下重新配置。
该团队写道，实现这两个特性是“需要克服的根本挑战”。为了使机器人材料成为现实，它们需要在流动状态（可以呈现新形状）和达到最终形状后的固态之间动态转换。
大自然提供灵感。
三人的力量
该团队利用了从胚胎组织研究中获得的最新见解。这些组织从一堆均匀的细胞开始，可以重新排列成多种形状并流动以治愈组织。它们对体内大量的生化信号做出反应，最终形成各种结构——有弹性的肌肉、僵硬的骨骼和牙齿、有弹性的皮肤或柔软的大脑。
研究作者 Otger Campàs表示：“活胚胎组织是终极智能材料。”
它们的多功能性依赖于三个主要特征。
第一个是细胞之间的力。想象一下坐在一辆挤满人的公共汽车上。下车需要你推一条路穿过多人。细胞是一样的。相互挤压可以让每个人根据自己的基因指令控制自己在空间和时间上的位置。
二是协调。为了避免细胞混乱，细胞在展示发育中胚胎的总体景观时，使用一堆生化信号来共享它们的位置和运动。最后，细胞可以以不同的强度相互抓住（称为细胞粘附），从而建立一个具有不同物理特性的庞大组织库。
机器人的设计在 3D 打印硬件中捕捉到了这些特征。
每个机器人的底部都有八个电动齿轮点缀在外部。底部不是完美的圆形。有些部分经过精心雕刻，这样邻居们就可以随时互相抓住并轻松滑落，而不会被卡住——即使是在挤得很紧的情况下。这些有点像花生酱罐的凹槽盖。每个齿轮仅稍微从外壳中露出来，足以抓住另一个机器人，但在需要时也可以轻松释放它。
为了模仿生化信号，研究小组转向了光。每个机器人的顶部都配备了光传感器和粘贴的偏光膜，类似于某些太阳镜的衬里材料。这些滤波器只让特定方向振动的光波通过光传感器，告诉机器人以哪种方式旋转齿轮。
最后，小室中的磁铁分布在机器人的边缘。它们可以自由地滚动并粘附到相邻的机器人上，无论它们的位置如何，模仿细胞粘附。
机器人、组装
该团队制造了大约两打电池供电的机器人，并对它们进行了一系列测试。这些机器人不是自主的：科学家们控制了齿轮的握力和光信号。
一项测试开始时，两座机器人塔相互旋转，直到它们变成一座刚性桥梁。另一项实验是从菱形机器人开始，然后水平拉伸成一个可以推动五磅重杠铃的“移动器”。
另一项测试大致模仿了手臂锻炼。大约 20 个机器人每侧举起两个 5 磅的重物，并在提示时仅放松一侧，塌陷成液体状态。一直以来，对方都保持着强势。
更令人印象深刻的是，机器人聚集在一颗钉子周围并凝固以将其固定到位。他们还拥抱了一个液态的三角形物体，并变成了一把能够扭转该物体的扳手。为了展示力量，由 30 个机器人组成的集体在一名重约 150 磅的人类走过时积极支撑着他们。然后，按照命令，这座建筑像泥土一样逐渐崩塌。
这些实验揭示了一个令人惊讶的怪癖。当机器人之间的力轻微波动时，机器人可以更容易地变成流体状。相比之下，不断地相互推挤会导致僵局，没有任何一个单元可以移动，从而破坏了机器人的整体动力。
力的波动也节省了能量。回到公共汽车的类比，这有点像从拥挤的人类路障中挣脱出来比试图用武力穿过路障更容易。添加这些波动对于电源有限的机器人（例如那些依靠电池运行的机器人）尤其有利。
目前，该机器人集体仅在大约两打物理单元中进行了测试。但对大约 400 个物体的计算机模拟表明，它们的物理动力学保持不变，并且设置是可扩展的。
该团队正在设想使系统小型化。他们还渴望探索软机器人技术。就像活细胞一样，每个单元都能够拉伸并改变其形状或大小。尽管这些机器人可能会受到材料特性的限制，但群体仍然可以显着改变任何最终架构的整体结构和灵活性。
作者写道，添加一些最先进的控制方法（例如人工智能）来进一步微调这些单元的交互方式，其结果可能“导致机器人材料中令人兴奋的新兴功能”。
这篇文章“这个机器人群可以像液体一样流动并支撑人类的重量”首先出现在SingularityHub上。