微型电子机器人(rén)通过射出双喷(pēn)射(shè)气泡实现移动
5月6日(rì)消息,科(kē)学家研发出一种新型微型(xíng)电子机器人,并号称(chēng)是世界上(shàng)最小(xiǎo)的(de)微型电子机器人。该(gāi)机器人的移动(dòng)方式(shì)是通过射(shè)出双喷射气泡来(lái)实现的(de)。装置采(cǎi)用(yòng)了近10年前首次设(shè)想(xiǎng)的推进(jìn)系统,由德国开(kāi)姆尼茨(cí)工业大学的Oliver G.Schmidt教授领导的国际团队开发。
虽然我们以前听说(shuō)过各种微(wēi)小的微型机器人,但是,这款自称(chēng)是(shì)世界上(shàng)最小(xiǎo)的微电子机器人(rén)有些与众不同,因为它是(shì)通过射(shè)出(chū)双气泡喷(pēn)射而移动。
这款扁平的微(wēi)型机器人长(zhǎng)0.8毫米、宽0.8毫米、高0.14毫米,由一个外(wài)部发射器(qì)无线操控。接收到发(fā)射(shè)器发(fā)出的电信号(hào)后,机器人中央的感应线圈会加热两根卷状聚合物管子中的一根,这两根管子沿机器人顶部的两边(biān)纵向运行(háng)。这(zhè)两根管子不断地吸入(rù)过氧化(huà)氢/水溶液(yè),机(jī)器人被(bèi)浸入其中。每个管(guǎn)子内(nèi)的少(shǎo)量铂金会(huì)引起催化反应,产生氧(yǎng)气(qì)气泡,从管子的后端排出。这种设置的作用是产生(shēng)推力。但是,通过仅(jǐn)加热其中一根管子,可以暂时增加该管子内的催(cuī)化反应程(chéng)度(dù)(从而增加(jiā)产生的气泡量(liàng))。结果,可以通过遥控操(cāo)纵机器人穿过水溶液。
施密特解释(shì)说:“我们最初以这样(yàng)一种方式来构造微型机器人,如果根本不施加热量,它就会绕(rào)圈(quān)游动。如(rú)果施加一(yī)些热(rè)量,则转向得到补偿,并且微型机器人沿直线游泳。如果施(shī)加更多(duō)的热量(liàng),则微(wēi)型(xíng)机器人(rén)朝另一(yī)个方向(xiàng)旋(xuán)转。”
科学家(jiā)还为该设备创造了一种操纵臂,其形式为由热响应性(xìng)聚(jù)合物(wù)组成的致动(dòng)器。随着热量的增(zēng)加或减少,该附属(shǔ)物(wù)会(huì)打开或关闭,从而可以(yǐ)抓(zhuā)住细小的物体。该机器(qì)人还(hái)可(kě)以配(pèi)备一个微(wēi)型LED光源。
但是(shì),在将微型机器人(rén)用(yòng)于人体(tǐ)中的目标药(yào)物之类的(de)应用之(zhī)前,需(xū)要将其改造为以比生物过氧化氢更具生物(wù)相容性的“燃料”运行。这(zhè)种能力的发展代表(biǎo)了(le)研究的(de)下(xià)一阶段。
但通过(guò)对(duì)其中一根管子进行不同(tóng)程度的加(jiā)热,可以(yǐ)暂时增(zēng)加该(gāi)管子内催化反应的程度(从(cóng)而增(zēng)加(jiā)气泡的产生量)。因此,机器人可以通(tōng)过远(yuǎn)程控制引(yǐn)导机器人在水溶液中(zhōng)进行(háng)操作。“我(wǒ)们最初构造这个微型机器人的方(fāng)式是(shì)这样的(de),如果完全不施加任何热(rè)量,它就会(huì)在圈子里游动,”Schmidt解(jiě)释道。“如(rú)果(guǒ)施加了一些热量,转弯(wān)会得(dé)到补偿,微型机器(qì)人会在一条(tiáo)直线上游动。如果施(shī)加(jiā)了更多的(de)热量,微型机器人就会向另一个方向(xiàng)转动(dòng)。”
科学(xué)家们还为该设(shè)备创造(zào)了一(yī)种机械臂,其形式是(shì)由热敏聚合物组成的致动器。随着热(rè)量的增加或减少,这个附属装置会打开或关闭,使其能够抓住微小的物体。此外(wài),该机器人还可(kě)以配备一个微型LED光源。
不过,在微(wēi)型(xíng)机器人可(kě)以应用于人体内靶向投递药(yào)物等应用之前,它还需要改造成在比过(guò)氧化氢更具有(yǒu)生物(wù)相容性(xìng)的“燃料”上(shàng)运(yùn)行。这种能力的(de)开发代表(biǎo)了下一阶段的研究。