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新突破!科学家研制出小于0.1毫米机器人

2020-08-28 08:59 环球网

英国《自然》杂志8月26日发表了一项机器人最新成果:使机器人移动的重要部件——致动器研究出现突破,科学家由此创造了“专为行走而生”、数量超过100万个的微型四脚机器人大军。这一成果得益于这类与现有硅电子器件兼容的新型致动器的发展,这也是迄今已知首批尺寸小于0.1毫米的机器人。

将电子器件微型化,以致最终生产细胞大小的机器人,一直是工程师们追求的目标。微型机器人属于典型的微机电系统,其发展依赖于微加工、微传感、微驱动和微结构等方面。而致动器的定义,是指通过电、光信号,直接或间接控制机械结构,使之发生变形或移动等。一直以来,由于缺乏合适的微米级致动器系统,微型机器人技术的进一步发展受到限制。

鉴于此,美国宾夕法尼亚大学研究人员马克·密斯金及其同事,此次研发了一类新型电化学致动器,克服了这一瓶颈。这些致动器构成了机器人的腿,使得机器人尺寸小于0.1毫米(约为人的头发宽度),当受到激光刺激时,就会弯曲,产生行走动作。

实验中,研究团队在一块4英寸的硅片上,制造了超过100万个行走机器人。这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。

研究团队认为,这些是已知的第一个尺寸小于0.1毫米的机器人,其中板载电子装置用于控制驱动。它们很坚固,能在高酸性环境和超过200开尔文的温度变化中生存下来,并且可以通过皮下针头注射,为探索生物环境内的应用带来了可能。

在该研究随附的新闻与观点文章中,美国麻省理工学院科学家迈克尔·斯塔诺表示,虽然这些机器人目前功能尚有限,譬如说它们比其他游泳型机器人稍慢,也不能感知环境及缺乏综合控制,但最有价值的是它们与现有硅技术的兼容,正是这一兼容性,让其在不久的未来很快就能够开发更多实用性功能。

总编辑圈点

目前世界范围内微型机器人的研究已有不少成绩,一些“专注于”运动型的机器人可以做到与昆虫一般大小,但对工程师们来说,还是希望它们能小到肉眼几乎都要看不到的程度。这就需要微致动器的先行发展,首先体积要足够小,其次能驱动微型结构产生运动,最后还要平衡整体结构,不能在运动的同时发生偏移。常见的轮式和履带式行走机器人显然容易得多,但对于迈“腿”走路的机器人,尤其是想要克服不平坦的地面,要求就非常高了。而结合了“微型”与“行走”,正是此次工程师们取得成果的关键。

责任编辑:李慧英(QZ0017)

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