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陈根:研究开发,毫米级折纸机器人

时间:2022-07-10 01:11:20 热博 我要投稿

文|陈根

        提起机器人,我们脑海中可能会浮现出一些庞然大物,它们笨重地完成一次又一次的重复性工作。但是,在机器人的世界中,还有一类特别小且非常灵活的微型机器人。微型机器人被认为是21世纪医用机器人领域的尖端技术之一,其最大优势在于对作业对象和环境几乎不产生破坏和干扰。

       微型机器人应用于临床医学的诊疗,不仅提高了诊断的可靠性、真实性,而且由于微机电系统本身的微小尺寸、高度智能,极大地减少了病人的痛苦。此外,在非结构环境的狭小空间作业,比如胶囊内窥镜,具有侵入性小、没有毒副作用、微创等优点,并可以进行主动控制,或加载成像装置。

       然而,在微型机器人中,现有的折纸机器人不但需要复杂的系统来实现多功能性,而且其运动模式有限,无法同时实现在陆地和水中的移动。近日,斯坦福大学的研究人员解决了这一问题,他们研发出了一种新型无线折纸机器人,该机器人仅7.8毫米,可实现水陆两栖。

       该机器人由Kresling折纸(三角构成的空心圆柱体)样式和附着的磁铁盘构成。由于Kresling折纸的折叠以及展开功能,该机器人能够进行滚动、翻转和旋转。此外,折纸性质还使其能够进行泵送,完成液体药物的递送。

       值得一提的是,这个机器人截面直径仅有 7.8 毫米,无论是在水上、水面和水下,都可以正常工作。换句话说,该机器人水陆两栖。在演示中,机器人能够快速穿过光滑器官或不平坦的体液表面,在运输液体药物的同时,以无线方式推进自身行进,其旋转动作还提供了一种吸附机制可用于运送货物。

       不同于传统折纸机器人,该特殊的两栖机器人超越了大多数折纸机器人的设计——其仅利用折纸的可折叠性,就可控制机器人的变形和移动。未来,研究人员打算利用智能材料和该机器人结合,以形成新的生物医学设备。

       未来,希望该机器人能在医学领域大放异彩。目前,相关研究结果发表在了《自然 - 通讯》Nature Communications上。