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微型機器人研究取得進展 將為人類提供更多便利

儀表下游 2019年10月21日 13:04:37 來源:儀表網人氣:29145
  【儀表網 儀表下游】微型機器人(micro robot)是典型的微機電系統。世界各國已經在微型機器人的研究方面取得了不少成果。微型機器人的體形很小,和蜻蜓或蒼蠅一樣大,有的甚至更小,小到我們看不見它們。近日,中國科學院沈陽自動化研究所科研團隊在微型機器人及微操作領域取得新進展,相關成果以2D to 3D Manipulation and Assembly of Microstructures Using Optothermally Generated Surface Bubble Microrobots 為題發表于國際學術期刊Small。
 
       目前開發的微型機器人有以下三大類:
 
  (1)固定型微型機器人。其外觀像石頭、樹木、花草,裝有各種微型傳感器,可以探測出人體的紅外輻射、行走時的地面振動、金屬物體移動造成的磁場變化等,并將信號傳送到中央指揮部,指揮部可控制防御區內的武器自動發起攻擊。
 
  (2)機動式的微型機器人。它們裝備有太陽能電池板和計算機,可以按照預定程序機動進入敵人陣地與敵人同歸于盡。
 
  (3)生物型微型機器人。研究將微型傳感器安裝到動物或昆蟲身上,構成微型生物機器人,使其進人人類無法到達的地方,執行戰斗或偵察任務。
 
  工程技術與生命科學相結合已成為科技創新的前沿方向之一,將載有細胞的微凝膠結構排列、組裝成特定的構型并培養成具有特定生物功能的組織結構,對于藥物研發、生物傳感以及類生命機器人研究等方面具有重要的意義。然而,微結構的操作和組裝,特別是三維姿態的控制和復雜構型的裝配,依然面臨著諸多挑戰。
 
  沈陽自動化所微納米課題組針對上述問題利用液體環境中的氣泡作為微型機器人,對微結構進行三維操作和組裝。科研人員研究了光熱效應產生和控制氣泡的方法,利用氣泡微型機器人對水凝膠微結構進行了多種操作,包括二維移動、旋轉和三維翻轉等,實現了對微結構的三維姿態控制。綜合上述操作方法,通過氣泡微型機器人可將多個微模塊組裝成復雜的三維結構,為微結構的操作及裝配、體外構建生物組織結構提供了新的解決方案。
 
  應用領域:
 
  1.在原子級水平上工作。例如,外科醫生能夠遙控微型機器人做毫米級視網膜開刀手術,在眼球運動的條件下,切除彈性視網膜或個別病理細胞,接通切斷的神經;在患者體內或血管中穿行,一旦發現癌細胞就立即把它們殺死以及刮去主動脈上堆積的脂肪等;可以將微型機器人胃鏡放進胃內對胃進行全面檢查。
 
  2.精密制造業的加工,用它制造存儲量更大的電腦存儲芯片,以及加工精度極高的“超平面磨床”等。微型機器人的作業能力達到了分子、原子級水平,已遠遠超過了藝術家在頭發絲上作畫的程度了。
 
  3.使各種各樣的航天測量變得更為輕巧,磁帶錄音機之類的家用電器也會變得更加小巧和多用,電視屏幕可以做得又大又薄,其上各點的光亮度,是直接可以用微型機器人自動控制的。微型機器人也將使機械學發生一場革命。
 
  4.攜帶攝像機和微型光纖,進人人類無法到達的地方去察環境,存儲或傳輸圖像。當地下電纜斷了以后,讓數萬個微型機器人沿著電纜爬行,爬到斷頭時,便讓“雙手”搭在前端斷頭上,于是微型機器人便成為連接導線,留在電纜上。
 
  5.清潔、修理空間望遠鏡,檢查宇宙飛船熱屏蔽罩,給飛機機罩除冰。如果將大量的飛行微型機器人部署在其他星球上,機器人則可以發回各種所需的信息。
 
  資料來源:沈陽自動化研究所
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