2024年全国科普日主场的前沿科技成果科普化展区内，一款独特的软体机器人吸引了众多参观者的目光。这款机器人外形仿照阿米巴虫，能够自如地进行变形运动，时而蜷缩成球，时而伸展成条，展现出极高的灵活性和适应性。

这款机器人是由北京交通大学Rheobot创新团队负责人李振坤和其他成员一起，经过数年潜心研发的前沿科技成果。作为一名青年科技工作者，李振坤说：“我做的工程领域的研究本来就偏应用，现在国家鼓励我们将成果转化，我觉得是个非常好的时机。”

软件、硬件两把抓

李振坤中学时就迷上了机器人，还自主设计了一款地震搜救的机器人。“最初的时候想把它设计成蛇形，后来发现蛇会左右拐动，前行时候会受到空间限制，之后就改成了蚯蚓形态的，通过蠕动方式往前行进。”他说，“我用这个成果参加了青少年科技创新大赛，还获得了国家发明专利。”大学本科，李振坤在北京科技大学读机械工程。他当时想的是，既然以后要做机器人，就不能只学软件，还得从更基础的机械工程学起，搞清楚机器人是怎么组装在一起的。本科毕业后，李振坤到北京交通大学硕博连读，师从著名磁性液体专家李德才教授，跟着他一起做智能材料理论及应用的研究。李振坤表示，磁流体是一种新型的人工合成的纳米功能材料，既具有固体磁性材料的磁性，又具有液体材料的流动性，具有广泛的应用领域和很高的学术价值。

这期间，李振坤一面研究磁流体材料的力学特性、性能等，另一面也在思考能不能将这种材料用到机器人领域。因为当时，软体机器人正逐渐崭露头角，但受限于材料和技术的瓶颈，其发展一直难以取得突破性进展。

刚刚取得博士学位的李振坤敏锐地意识到，要实现软体机器人的真正突破，必须寻找一种全新的材料和制造技术。恰在这时，他的导师被调到了清华大学，李振坤也跟着一起去那里做博士后研究，希望能真正让磁流体应用到软体机器人领域。

研发全球首台桌面级4D打印机

2021年，李振坤博士后出站，选择回到母校北京交通大学任教，同时组建了一支由青年博士、硕士组成的多学科交叉科研团队进行流变体材料等方面的研究。

经过前期的计算分析和后期的反复试验与筛选，李振坤带领团队最终发明出一种磁控流变记忆材料，这种材料不仅对外界刺激具有响应性，而且表现出一定的记忆性，能够实现溶胶－凝胶过程的可控转化。

但材料的突破只是第一步。为了实现软体机器人的复杂变形，需要开发一种全新的打印工艺，能够将磁控流变记忆材料精确打印成具有特定结构的机器人。经过无数次的尝试和改进，他们终于成功开发出了一种多材料4D打印技术，能够精确控制材料的分布和形态，实现了软体机器人的精确制造。

李振坤介绍，4D打印是3D打印技术的升级版。3D打印技术主要关注物体的三维结构制造，而4D打印则在此基础上，进一步将材料与结构的变形设计内置到物料当中，使物体在受到外界刺激（如温度、湿度、光照或磁场等）时能够自动变形。

在此基础上，团队设计了全球第一款能够自如进行变形运动的流变体机器人，并通过4D打印的方式制造了出来。这种流变体机器人是一种新型软体机器人，其仿生对象是单细胞生物，如阿米巴虫。

它可以通过材料的磁控溶胶－凝胶转化特性，在固液态间自由转化，刚度也能随机变化，同时可以在控制线圈产生的磁场作用下实现无限的变形能力。“这种机器人不仅具有极高的灵活性和适应性，还能实时感知自身内部材料的分布和流动情况，实现真正的智能控制。”

李振坤说。流变体机器人在未来有望应用于多个领域，比如在体内治疗方面，可以精准地到达病灶部位，进行药物释放或手术治疗；在军事侦察方面，流变体机器人可以适应各种复杂环境，进行隐蔽侦察和情报收集；在星际探索方面，流变体机器人可以承受极端环境，进行行星表面探测和样本采集。

研究团队还开发出了一种柔性抓握工具，通过磁场控制，变换出各种抓握形状抓住物体，可用于某些特殊行业的分拣，还可用于深海探测研究时抓取活的软体生物等。另外，他们还通过4D打印技术，打印出一种添加有磁材料的硬塑料，具有非常高的强度，可用于很多工业工程领域，无论是用于人形机器人减重，还是低空经济的无人机、汽车饰件或安全件等，都具有良好的应用前景。

多形式推动产品技术转化应用

目前，李振坤和团队已取得众多的科研成果。他们研发出的全球首台桌面级4D打印机Mag4DPrinter，填补了国内在该领域的空白。制作的多种软体夹持器，提出了一种变刚度软体夹持方法，显著提高了夹持重量与稳定性。

为了将这些成果进行转化应用，他们与企业开展密切合作，开发了多套专用工业机器人等智能装备，在核电、煤炭等领域的应用中取得了显著成效。

此外，他们的4D打印与流变体机器人技术也受到了广泛关注。为了获得更多的社会关注，李振坤通过项目参赛、路演活动、硬科普讲座等形式，向地方政府、产业界、投资人等进行科普宣传，同时通过参加重大科普活动、科技成果展示活动等向广大公众传播了科技前沿内容，扩大社会影响力。

他认为，科技成果转化过程中经常会面临很多问题，需要大量的资金投入和资源支持，包括研发设备、试验材料、市场推广等。在实际操作中，资金短缺和资源限制常常成为制约成果转化进度的关键因素，因此很希望能得到政府、企业和社会资本的多元化支持。同时，希望能获得更多专业的科技服务支撑，如技术咨询、市场推广等，帮助团队更好地将技术转化为实际应用；希望与更多科研机构、高校和企业建立合作关系，共同开展技术研发和应用推广，形成协同创新的良好氛围。

来源：《中关村U30》特刊