迷你機(jī)器人可以游走于人類周身血管和精密機(jī)械內(nèi)部,,在這些人類難以觸及的特殊地點大顯身手。不過,,這些地點復(fù)雜多變,、障礙重重,非??简灆C(jī)器人的靈活性,。
德國馬普智能系統(tǒng)研究所的一個團(tuán)隊在1月24日的《自然》雜志上報告了一種毫米尺度的磁控軟體機(jī)器人,,能改變自身形態(tài),模擬毛毛蟲,、尺蠖,、水母等多種軟體動物的運(yùn)動模式,堪稱“鐵人三項”選手,。
從外面上看,,該磁控軟體機(jī)器人像一片普通的黑色塑料,,但在磁場控制下,,這片塑料就能“成精”,像軟體動物一樣運(yùn)動,。它能在水下或水面游動,、卷成圓圈滾動、跳過障礙物,、在細(xì)管中爬行,,靈活切換運(yùn)動形式,勝任各種液體或固體地形,。此外,,機(jī)器人還能進(jìn)行裝貨、運(yùn)貨和卸貨操作,。
由于機(jī)器人的運(yùn)動純由磁場驅(qū)動,,可以輕松而無傷地穿透生物組織和合成材料,有望應(yīng)用于微工程和健康領(lǐng)域,,如靶向藥物遞送或微創(chuàng)手術(shù),。
據(jù)論文介紹,這是一段長3.7毫米,、寬1.5毫米,、厚185微米的長方體機(jī)器人,主體材料為硅膠,,內(nèi)嵌具有磁性的釹鐵硼微顆粒,,顆粒平均直徑為5微米。機(jī)器人表面防水,,可以被處理成生物相容材料,。
機(jī)器人事先被設(shè)定成單波長諧波磁剖面,可以在隨時間變化的磁場控制下改變自身的形態(tài),,向不同的方向牽引,,尤其產(chǎn)生不同的運(yùn)動模式,具體視機(jī)器人面臨的場地而定,。
比如,,當(dāng)*浸沒在水中時,,機(jī)器人可以在C形和V形間變換,泳姿與水母相似,??拷哆吅螅瑱C(jī)器人可以保持C形旋轉(zhuǎn)滾離水面,。
滾動也是規(guī)則表面上的zui快運(yùn)動方式,,毛毛蟲就是如此逃離捕食者的。
當(dāng)處于不規(guī)則地面上時,,機(jī)器人會模擬尺蠖的步伐,,先用前端支地,調(diào)整角度后拉動后端前移,,再用后端支地,,重新舒展前端。
如果要鉆進(jìn)狹小的管道,,機(jī)器人會像毛毛蟲一樣波形振動,,爬進(jìn)去。在水面上游動時,,機(jī)器人也會采用同樣的波動方式,。
zui后,如果機(jī)器人遇到很高的障礙物,,爬行和滾動都很費時,,機(jī)器人就會像線蟲一樣形變跳躍。
為了顯示該軟體機(jī)器人在不規(guī)則環(huán)境中的工作能力,,研究人員讓機(jī)器人開啟多種運(yùn)動模式探索水陸雙棲場景和人類胃部模型,,并額外完成了抓取物體、定向轉(zhuǎn)移的任務(wù),。
通過研究此種軟體機(jī)器人,,科學(xué)家們也可以對軟體動物的運(yùn)動方式有更多的了解。
下一步,,研究團(tuán)隊將讓機(jī)器人探索更為復(fù)雜的地形,,比如非牛頓流體和顆粒狀介質(zhì)。同時,,他們計劃將機(jī)器人進(jìn)一步縮小到毫米級以下,,應(yīng)用在體內(nèi)領(lǐng)域。
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