软体机器人因其高度的柔韧性、可变形能力和安全的交互特性，近年来成为机器人研发领域的前沿热点。尤其是借助磁场驱动的软体机器人，凭借无接触操作和复杂环境适应性，展现出极大的应用潜力，尤其在微创医疗、工业自动化与环境勘探领域表现突出。然而，传统磁性驱动的软体机器人在执行多功能任务时面临严重瓶颈——难以在现场实时重编程其内部磁化分布，这限制了其灵活变形和多样功能的发挥。近期，一项革命性的技术突破“实时原位磁化重编程”被提出，为软体机器人的应用开启了全新篇章。该技术允许通过动态调整软体机器人内部的磁单元位置与组合，实现磁化结构的实时重构，从而在稳定的磁场环境下实现复杂且多样的形变及功能切换。这一创新效果类似于自然界中向日葵通过内部激素redistribution以应对太阳位置的实时变化，具有非凡的仿生灵感和科学价值。
实时原位磁化重编程技术通过设计多层嵌套管结构或内置可移动磁杆，实现磁性组件的相对运动。磁单元的重新排列保证了软体机器人内部磁化方向的多样组合，使得机器人形态可以迅速从直线形变换为螺旋状，或由二维平面扩展到三维结构变化。该技术不仅支持单一磁单元的运动，还能同步控制成百上千个微小磁单元，极大提升控制精度和变化复杂度。技术实现的关键在于准确控制磁单元携带载体的位置偏移及相互关系，通过外部细微力学驱动如电机、气动或液压系统使内部磁单元快速调整位置，完成对软体机器人的磁化重编程。这种机制摆脱了以往必须依赖复杂多轴磁场调节的限制，降低了硬件系统的复杂度和体积，为小型化和多功能集成奠定基础。除了结构和机制的突破，这项技术还展示了磁性中和与磁化反转两种重要特性。
磁性中和是指相等但相反方向的磁单元重合时，整体磁效应消失，机器人表现为无磁状态，从而避免受磁场影响，可实现选择性激活或关闭。磁化反转则通过设置特定磁单元的磁矩为目标单元磁矩的负倍数，实现单元磁化方向的快速切换，进而反向驱动机器人运动方向。这两大特性能无缝结合于软体机器人，实现多样化的运动和功能控制。实时原位磁化重编程带来的功能提升在多个领域均有突出体现。医疗领域中，软体机器人通过精准形态切换，实现了绕过血管内障碍物的无接触导航，极大降低了操作时对组织的创伤风险。机器人可形成稳定不动的弯折部位，绕过细小曲折血管或多重阻碍，实现微创手术路径的优化。
此外，该技术支持多机器人在同一磁场中的协调工作，通过磁性中和特性实现单个设备的独立激活与控制，开创在有限空间内多任务并行处理的新局面。另一个典型应用是可重新编程的纤毛阵列，传统的磁控纤毛模拟结构受限于固定磁化，难以实现复杂的阵列驱动和流体操控。此次技术突破允许对单个纤毛进行针对性激活，调节其弯曲幅度和相位，从而产生多样动力学行为和流速方向的调控，极大拓展了微流控和生物模拟机器人领域的应用范围。软体可变形抓取装置也是这一技术的重点展示平台。可借助实时改变磁化分布，实现“手指”独立弯曲、协同抓取不同形状目标物体，展现出人类手部灵巧性近似的动作能力。该功能提高了机器人在不规则形态物体抓取上的适应性与稳定性，满足智能制造以及精密操作需求。
技术背后的设计与制造工艺结合了高度定制的软材料复合结构、精密的磁粒填充及嵌套成型技术。制备过程中通过浸涂和3D打印获得多层结构，结合磁性粒子的高强度磁化，实现了软体结构与功能单元高度集成。磁场激励利用统一的外部均匀磁场或旋转磁场，将复杂的形变解耦为磁单元的内部重配置，避免了传统高复杂度磁场控制系统。模拟与理论分析借助伪刚体模型，计算磁能、弹性能及重力势能，实现变形状态的预测与优化，提升设计准确性与效能。尽管成就斐然，实时原位磁化重编程的软体机器人领域仍面临诸多挑战。首先，柔性结构内部零部件的位移会引起刚度变化，可能对机器人形变产生影响，因此需要系统化的模型进行补偿与校正。
其次，磁单元尺寸与数量的设计需权衡制造精度与功能复杂度，微米级磁粒可提高磁化准确性但提升制备难度和控制复杂度。再次，随着磁单元数量增加，控制驱动的执行器数量也呈上升趋势，体系复杂、成本增加，优化设计需兼顾控制架构与磁性结构复杂度。小尺度化应用仍受制于制造工艺和组件间摩擦阻力，精密定位与低摩擦材料的开发亟需配合。此外，未来或可探索热、电、光等组合式驱动方式，适应不同环境与尺寸需求，进一步丰富软体机器人形变机制。从应用层面来看，实时磁化重编程技术预示着智能软体机器人向多功能、灵巧化、自主化迈进。医疗领域尤其受益于其无创、精准的导航能力，为心血管介入手术、微创内窥镜等技术注入新动力。
工业生产中，高适应性机器人将改善复杂装配、物料搬运等环节效率。环境探索与救援领域也将因其卓越的形态可塑性和环境适应性获得提升。此外，软机电结合的创新、智能控制算法的融合，将进一步推动磁性软体机器人走向智能自主，促进仿生学与机器人学的深度融合。总之，实时原位磁化重编程一举突破传统软体机器人磁控技术限制，引领领域实现形态和功能的即时、多样、精准控制，具有里程碑式的科学价值和应用前景。展望未来，随着材料科学、微纳制造、智能控制技术的持续进步，软体机器人将在更多应用场景中展现非凡能力，助推人类迈入智能柔性机器人时代。
