近年来，5G、物联网、人工智能等前沿技术与消费电子产品的紧密结合，使得人们身边的电子产品种类日益繁多。然而，这也导致了电子垃圾数量的激增。在全球每年产生高达4000万吨电子垃圾的严峻形势下，以“取自自然，回归自然”为设计宗旨的可降解、可食用机器人，正在重新塑造科技与环境的和谐共生模式。

降低对环境的负面影响

软体机器人凭借其卓越的柔韧性和适应性，在近年来实现了迅猛的进步。这类机器人能够与用户界面实现高度匹配，从而赢得了广泛的关注。目前，以化学合成技术制备的橡胶状软材料，因其优良的成型、弹性、稳定性和多功能特性，已成为构建软体机器人的首选材料。然而，这类橡胶状柔软材料的制造流程往往需要使用对环境有害的有机溶剂，或者会生成难以分解的废弃物，这对机器人行业的持续发展造成了极大的不利影响。为了应对机器人制造过程中对环境造成的消极影响，研究人员着手研发可回收或生物降解的凝胶材料，旨在构建软体机器人。然而，这些软体机器人往往仅具备单一的驱动或感知能力，加之凝胶材料在力学性能上的局限，导致所制机器人的整体性能普遍不佳。因此，迫切需要研发一种新型的机器人构型，旨在构建一个具备全面机器人功能的、稳定的、可持续使用且能够自然降解的软体机器人系统。

三年前，西湖大学工学院机械工程领域的讲席教授姜汉卿携其团队投身于可降解机器人的研发工作。近期，他们的一项新成果——“模块化自感知折纸机器人”——已成功发表在《科学进展》期刊上。该研究团队所设计的折纸机器人模块呈现出一种透明的特性。通电之后，该装置能够接收远程控制信号，实现多方向、多角度的弯曲与扭转——时而宛如一条充满活力的尾巴，时而又能弯曲成字母“S”的形态。“这实际上是一款可降解的机械臂。”该研究的首位共同作者、助理研究员卫平东解释道，“在制造过程中，所使用的材料几乎全部源自自然。”该机器人模块的主材料是采用棉花提取物制作的纤维素薄膜食品机械电子，而传感器部分则是由猪皮制成的明胶基离子凝胶构成。经过实验验证，在常规土壤环境中，该模块在8周内即可实现超过98%的降解。

卫平东在介绍时提到，我们对主要原料纤维素进行了全面的生命周期评估。这种原料不仅具备出色的生物降解和生物相容特性，其生产过程中的环境影响也维持在一个较低的水平。此外，他还指出，若能在未来采用可再生能源，并实现规模化生产技术，那么对环境的影响还将得到进一步的减少。

由于所有构成该模块的成分均为生物材料，因此，从理论上讲，该模块具备可食用性。卫平东面带微笑地说，或许在资源日益匮乏的航天环境中，这种可食用的机器人能在危急关头，为宇航员们提供生存保障。

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科研人员利用鱼饲料为原料，成功研发了一款水上机器人。这款机器人的所有部件都具备生物降解的特性。在EPFL的智能系统实验室中，达里奥·弗洛雷亚诺教授领衔的团队研制出的水上机器人外观类似微型摩托艇，其长度约为5厘米，平均重量仅为1.43克，在水中的最高速度可达每秒15厘米。这款机器人的关键之处在于其独特的结构设计。该机器人的主体结构主要由冻干鱼饲料构成，其动力来源是水触发的化学反应。在这一过程中，柠檬酸与碳酸氢钠发生反应，生成了二氧化碳。随着气体压力的增大，丙二醇被喷出，这导致局部水面的张力急剧下降，进而形成推力。这种推力能够使机器人持续运动数分钟。

研究人员指出，机器人完成使命后，其形态犹如泡开的茶叶，逐渐吸水而变得柔韧，随后缓缓沉入水底，成了鱼儿的美食。

让机器人生命周期更具可持续性

机器人设计领域与食品加工行业虽然看似各自独立，但在材料属性、生产技术和应用功能等方面，却拥有众多尚未充分挖掘的交集区域。在研发机器人，尤其是软体机器人时，研究者们常常从生物学领域寻求启示。然而，与生物体在生命终结后能够为其他生物提供营养形成鲜明对比的是，机器人最终将沦为废弃物，甚至可能成为环境污染的源头。机器人技术在环境领域的广泛应用，推动了学术界转向使用生物可降解材料，同时，他们也在积极探索新的技术途径，旨在提升机器人的整个生命周期对环境的可持续性。

达里奥·弗洛雷亚诺教授领衔的团队于2021年发起了名为“机器食品”的新项目，此项目致力于研发一种可食用机器人。这些机器人将应用于食品保鲜、紧急营养补给以及人类和兽医学等多个领域。实验室在此过程中取得了多项创新成果，其中包括可食用流体电路和用于监测作物生长的可食用导电油墨等。可食用机器人不仅能有效解决传统电子设备带来的污染问题，而且正逐步打开多个领域的创新局面，预计在医疗健康、环境治理等领域将发挥重要作用。

近期，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的研究人员联合意大利同行三门峡市农机农垦发展中心，共同研发出了一款全新的机器人婚礼蛋糕——RoboCake。该蛋糕的特色在于配备了两个完全可食用的机器人小熊，这些小熊是用明胶、糖浆以及色素材料制作而成。据研究团队透露，这些小熊蛋糕的口感与石榴软糖相仿。机器人小熊借助内部的气动系统运作，空气经特定通道注入后，其头部与手臂随之活跃。与此同时，该蛋糕配备了由意大利技术研究院团队研发的可食用充电电池。这款电池源自意大利技术研究院团队先前研发的电池，其主要成分包括维生素B2、槲皮素、活性炭以及巧克力。这些电池不仅适宜食用，还适用于点亮蛋糕上的LED灯烛。为了保障这款可食用机器人婚礼蛋糕既美味又安全，瑞士洛桑高等酒店管理学院的食品专家与糕点师共同参与了蛋糕的制作，成功地将技术、电子与美味三者巧妙结合。

研究团队指出，可食用机器人和机器人食品有望给人类、动物以及环境带来多方面的好处。首先，这些可食用机器人能够对胃肠道进行检测，并精确输送药物，或者沿着食道移动来减少吸入性肺炎的风险，此外，它们还能有效避免传统可吞服设备可能引发的健康隐患和环境污染。其次，使用可食用机器人进行部署将更加符合环保理念。这种机器人在友好度上超越传统机型，其关键在于大部分部件既可食用又可生物降解，这样的特性使得它们能够将自身转化为环境中的营养成分，有效推动食物链的循环。此外，机器人食品不仅能够为人类和动物提供营养补充，而且在紧急时刻，这些可食用机器人还能提供至关重要的生命营养。在提升宠物与野生动物的营养方面，该技术同样展现出巨大潜力，这是因为动物们天生对移动的食物来源充满兴趣。此外食品机械电子，配备疫苗的移动机器人食品可以被部署在森林中特定区域，用以吸引并处理诸如野猪等隐居的野生动物，进而有效防止疾病的扩散。

此外，这种可食用机器人还能为人们带来全新的美食享受。比如，RoboCake的第一口咬下，便散发出浓郁的巧克力香气，紧接着，电解质的微妙酸味会悄然袭来。这种“随咬随变味”的蛋糕，充分展示了食品科技所蕴含的无限潜能。

随着可食用机器人的迅猛进步，研究人员正严谨地探讨它们可能存在的风险和挑战。缩小体积和提高产品质量是这一领域亟需克服的难关。特别是，若这些机器人旨在对生理功能进行评估并独立执行医疗操作（例如精确用药），它们的尺寸就必须足够微小。这种机器人与那些结构相对简单的单一营养机器人有所区别，它由更多部件组成，并且这些部件之间需要相互配合才能正常工作。一旦出现故障，可能会引发严重的后果。鉴于此，必须对质量进行严格把控，保证它在人体内运行时绝对安全可靠。