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致動(dòng)器研究出現(xiàn)突破 首批尺寸小于0.1毫米的機(jī)器人誕生
時(shí)間:2020-08-27 11:11:47

英國(guó)《自然》雜志26日發(fā)表了一項(xiàng)機(jī)器人最新成果:使機(jī)器人移動(dòng)的重要部件——致動(dòng)器研究出現(xiàn)突破,科學(xué)家由此創(chuàng)造了“專(zhuān)為行走而生”、數(shù)量超過(guò)100萬(wàn)個(gè)的微型四腳機(jī)器人大軍。這一成果得益于這類(lèi)與現(xiàn)有硅電子器件兼容的新型致動(dòng)器的發(fā)展,這也是迄今已知首批尺寸小于0.1毫米的機(jī)器人。

將電子器件微型化,以致最終生產(chǎn)細(xì)胞大小的機(jī)器人,一直是工程師們追求的目標(biāo)。微型機(jī)器人屬于典型的微機(jī)電系統(tǒng),其發(fā)展依賴于微加工、微傳感、微驅(qū)動(dòng)和微結(jié)構(gòu)等方面。而致動(dòng)器的定義,是指通過(guò)電、光信號(hào),直接或間接控制機(jī)械結(jié)構(gòu),使之發(fā)生變形或移動(dòng)等。一直以來(lái),由于缺乏合適的微米級(jí)致動(dòng)器系統(tǒng),微型機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展受到限制。

鑒于此,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究人員馬克·密斯金及其同事,此次研發(fā)了一類(lèi)新型電化學(xué)致動(dòng)器,克服了這一瓶頸。這些致動(dòng)器構(gòu)成了機(jī)器人的腿,使得機(jī)器人尺寸小于0.1毫米(約為人的頭發(fā)寬度),當(dāng)受到激光刺激時(shí),就會(huì)彎曲,產(chǎn)生行走動(dòng)作。

實(shí)驗(yàn)中,研究團(tuán)隊(duì)在一塊4英寸的硅片上,制造了超過(guò)100萬(wàn)個(gè)行走機(jī)器人。這些機(jī)器人由板載硅太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)。

研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,這些是已知的第一個(gè)尺寸小于0.1毫米的機(jī)器人,其中板載電子裝置用于控制驅(qū)動(dòng)。它們很堅(jiān)固,能在高酸性環(huán)境和超過(guò)200開(kāi)爾文的溫度變化中生存下來(lái),并且可以通過(guò)皮下針頭注射,為探索生物環(huán)境內(nèi)的應(yīng)用帶來(lái)了可能。

在該研究隨附的新聞與觀點(diǎn)文章中,美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家邁克爾·斯塔諾表示,雖然這些機(jī)器人目前功能尚有限,譬如說(shuō)它們比其他游泳型機(jī)器人稍慢,也不能感知環(huán)境及缺乏綜合控制,但最有價(jià)值的是它們與現(xiàn)有硅技術(shù)的兼容,正是這一兼容性,讓其在不久的未來(lái)很快就能夠開(kāi)發(fā)更多實(shí)用性功能。

總編輯圈點(diǎn)

目前世界范圍內(nèi)微型機(jī)器人的研究已有不少成績(jī),一些“專(zhuān)注于”運(yùn)動(dòng)型的機(jī)器人可以做到與昆蟲(chóng)一般大小,但對(duì)工程師們來(lái)說(shuō),還是希望它們能小到肉眼幾乎都要看不到的程度。這就需要微致動(dòng)器的先行發(fā)展,首先體積要足夠小,其次能驅(qū)動(dòng)微型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),最后還要平衡整體結(jié)構(gòu),不能在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)發(fā)生偏移。常見(jiàn)的輪式和履帶式行走機(jī)器人顯然容易得多,但對(duì)于邁“腿”走路的機(jī)器人,尤其是想要克服不平坦的地面,要求就非常高了。而結(jié)合了“微型”與“行走”,正是此次工程師們?nèi)〉贸晒年P(guān)鍵。

關(guān)鍵詞: 機(jī)器人 突破

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