摘要:韩国科学家创造了一种新型的微型机器人,它们就像一群勤劳的小蚂蚁一样,能够协同工作,完成许多令人惊叹的任务。这些小巧的机器人们可以搬运比自己重得多的物体,还能跨越障碍,展现了惊人的团队力量。
韩国科学家创造了一种新型的微型机器人,它们就像一群勤劳的小蚂蚁一样,能够协同工作,完成许多令人惊叹的任务。这些小巧的机器人们可以搬运比自己重得多的物体,还能跨越障碍,展现了惊人的团队力量。
这项创新的研究在12月18日发表于《Cell Press》旗下的《Device》期刊上,揭示了这些由旋转磁场驱动的微型机器人可以在困难环境中执行复杂任务的潜力。比如,在狭窄的空间中进行微创治疗或精确地引导生物体移动等任务,这都是单个机器人难以独自完成的工作。
来自韩国首尔汉阳大学有机与纳米工程系的研究员Jeong Jae Wie分享道:“我们惊讶于这些微型机器人群体对环境的高度适应性和群体控制的高度自主性。”
研究团队测试了不同配置下的微型机器人群,并发现高纵横比的组装结构可以让机器人爬上相当于自身长度五倍高的障碍。在一项实验中,1,000个这样的微型机器人组成了一个漂浮在水上的筏子,成功包裹住一颗比单个机器人重2,000倍的药丸,实现了药物的液体运输。而在陆地上,它们也证明了自己的实力——一个机器人群拖动了比单个机器人重350倍的货物,另一个群体则模拟清理了类似堵塞动脉的管道。
科学家们从自然界的蚂蚁那里得到了灵感,因为蚂蚁可以通过合作来解决个体无法单独应对的问题,比如搭建桥梁或者形成木筏。同样的道理,机器人之间的协作提高了整体的抗风险能力,即使部分成员未能达成目标,其余成员也会继续按照编程指令行动,直到任务完成。
与之前主要研究球形机器人的群集方式不同,这次科学家们设计了一个立方体形状的微型机器人系统。每个机器人都有600微米高,外壳嵌入了铁磁性的钕铁硼(NdFeB)颗粒,使得它们能够响应外部磁场并与同伴互动。通过调整两个相连磁铁产生的旋转磁场,研究人员可以让机器人自组织成不同的形态。
为了实现一致的性能,研究团队开发了一种经济高效的大规模生产方法,包括现场复制成型和磁化步骤,以确保所有机器人的几何形状和磁化分布均匀。
尽管目前的成果已经非常鼓舞人心,但Wie指出,要将这些微型机器人群应用于实际场景,还需要进一步提高其自主性。“我们正在努力让这些微型机器人能够在更复杂的环境中,例如像真实动脉那样的狭窄空间里,实现自主导航。”他补充说,“未来的重点将是引入实时反馈控制系统,以优化机器人群体的运动轨迹。”
通过持续的研究和改进,这些小小的“蚂蚁”机器人有望在未来为医疗和其他领域带来革命性的变化。
来源:SENSORO升哲