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微型机器人研究取得进展 将为人类提供更多便利

仪表下游 2019年10月21日 13:04:37 来源:仪表网人气:29074
  【仪表网 仪表下游】微型机器人(micro robot)是典型的微机电系统。世界各国已经在微型机器人的研究方面取得了不少成果。微型机器人的体形很小,和蜻蜓或苍蝇一样大,有的甚至更小,小到我们看不见它们。近日,中国科学院沈阳自动化研究所科研团队在微型机器人及微操作领域取得新进展,相关成果以2D to 3D Manipulation and Assembly of Microstructures Using Optothermally Generated Surface Bubble Microrobots 为题发表于国际学术期刊Small。
 
       目前开发的微型机器人有以下三大类:
 
  (1)固定型微型机器人。其外观像石头、树木、花草,装有各种微型传感器,可以探测出人体的红外辐射、行走时的地面振动、金属物体移动造成的磁场变化等,并将信号传送到中央指挥部,指挥部可控制防御区内的武器自动发起攻击。
 
  (2)机动式的微型机器人。它们装备有太阳能电池板和计算机,可以按照预定程序机动进入敌人阵地与敌人同归于尽。
 
  (3)生物型微型机器人。研究将微型传感器安装到动物或昆虫身上,构成微型生物机器人,使其进人人类无法到达的地方,执行战斗或侦察任务。
 
  工程技术与生命科学相结合已成为科技创新的前沿方向之一,将载有细胞的微凝胶结构排列、组装成特定的构型并培养成具有特定生物功能的组织结构,对于药物研发、生物传感以及类生命机器人研究等方面具有重要的意义。然而,微结构的操作和组装,特别是三维姿态的控制和复杂构型的装配,依然面临着诸多挑战。
 
  沈阳自动化所微纳米课题组针对上述问题利用液体环境中的气泡作为微型机器人,对微结构进行三维操作和组装。科研人员研究了光热效应产生和控制气泡的方法,利用气泡微型机器人对水凝胶微结构进行了多种操作,包括二维移动、旋转和三维翻转等,实现了对微结构的三维姿态控制。综合上述操作方法,通过气泡微型机器人可将多个微模块组装成复杂的三维结构,为微结构的操作及装配、体外构建生物组织结构提供了新的解决方案。
 
  应用领域:
 
  1.在原子级水平上工作。例如,外科医生能够遥控微型机器人做毫米级视网膜开刀手术,在眼球运动的条件下,切除弹性视网膜或个别病理细胞,接通切断的神经;在患者体内或血管中穿行,一旦发现癌细胞就立即把它们杀死以及刮去主动脉上堆积的脂肪等;可以将微型机器人胃镜放进胃内对胃进行全面检查。
 
  2.精密制造业的加工,用它制造存储量更大的电脑存储芯片,以及加工精度极高的“超平面磨床”等。微型机器人的作业能力达到了分子、原子级水平,已远远超过了艺术家在头发丝上作画的程度了。
 
  3.使各种各样的航天测量变得更为轻巧,磁带录音机之类的家用电器也会变得更加小巧和多用,电视屏幕可以做得又大又薄,其上各点的光亮度,是直接可以用微型机器人自动控制的。微型机器人也将使机械学发生一场革命。
 
  4.携带摄像机和微型光纤,进人人类无法到达的地方去察环境,存储或传输图像。当地下电缆断了以后,让数万个微型机器人沿着电缆爬行,爬到断头时,便让“双手”搭在前端断头上,于是微型机器人便成为连接导线,永久留在电缆上。
 
  5.清洁、修理空间望远镜,检查宇宙飞船热屏蔽罩,给飞机机罩除冰。如果将大量的飞行微型机器人部署在其他星球上,机器人则可以发回各种所需的信息。
 
  资料来源:沈阳自动化研究所
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