水蒸氣驅動革命！新一代軟體機器人強勢來襲

科英布拉大學研究團隊成功復興「相變致動技術」，為無線電力驅動的軟體機器人開創新紀元。這款突破性致動器巧妙運用水的液氣相變原理，以簡潔、可擴充套件且效能驚人的方式產生機械運動，完美解決高強度與精密控制的需求。

相較傳統軟體致動器常需依賴笨重氣動系統、特殊材料或高壓電，這項設計另闢蹊徑——回歸基礎物理現象：沸騰。透過微型嵌入式加熱器，僅需24伏特低電壓就能將水轉化為蒸氣，產生驅動軟性結構的內部壓力，瞬間輸出超過50牛頓作用力，加壓速率更高達每秒100千帕。

研究團隊在《自然通訊》發表的重要成果，徹底克服早期相變致動器的三大痛點：應變速率緩慢、效能衰退與結構複雜。關鍵在於回歸工程本質——流體選擇、熱傳導與控制技術的精密調校。

水因其安全性、易取得性與熱力學效率成為最佳工作流體。研究證實，水的蒸發焓雖高卻能成為穩定效能基準，更預留未來採用低蒸發焓替代流體的改良空間。實際測試中，矽膠彈性體與水組合的致動器表現亮眼，不僅達成16.6%/秒的應變速率，更在千次作動迴圈後仍保持優異穩定性。

這項技術核心在於模組化設計：加熱線圈、工作流體腔室與外部軟結構可分離組合，能靈活實現直線運動、彎曲運動或複合型態。採用市售材料與3D列印等普及工法製作，卻蘊含精妙工程思維。例如透過非線性控制演演算法，成功解決早期設計因過冷沸騰產生的機械震動問題。

為展示實際應用潛力，團隊開發三款原型機：

• 仿生機械手：展現精細物件抓取能力

• 軟體夾爪：實現工業級負載操作

• 四足機器人Bixo：僅需25秒即可完成抓取-牽引-釋放迴圈

這些原型機預示著軟體機器人的新方向——成本效益高、安全性佳，且能在自然環境中擺脫管線泵浦與危險材料的束縛。未來透過微型化設計、高壓操作與預載機制等改良，這項技術將為軟體機器人研究開創更寬廣的道路。

誰能想到？看似普通的水管加上熱能與創新工程，竟能化身超乎想像的高效能致動器！這項研究現已收錄於Science X Dialog學術交流平臺，歡迎造訪官網瞭解更多研究成果。

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