在通往智能微機(jī)器人的路上

保羅·謝勒研究所PSI和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種可以執(zhí)行不同動(dòng)作的微型機(jī)器。首先，微型機(jī)器人組件中的納米磁性元件被磁編程，然后各種運(yùn)動(dòng)由磁場控制。例如，這種只有幾十微米寬的機(jī)器可以用于人體進(jìn)行小型操作。研究人員現(xiàn)在已經(jīng)在科學(xué)雜志《自然》上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

這個(gè)只有幾微米寬的機(jī)器人，讓人聯(lián)想到折紙藝術(shù)中的紙鳥。但是，與紙結(jié)構(gòu)不同的是，機(jī)器人的移動(dòng)就像魔術(shù)一樣，沒有可見的力。它拍打翅膀或彎曲脖子，縮回腦袋。這些動(dòng)作都是由磁力產(chǎn)生的。

保羅·謝勒研究所PSI和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)用含有小納米磁性的材料組裝出了這種微型機(jī)器。這些納米磁極可以設(shè)定成特定的磁性取向。當(dāng)程序控制的納米磁鐵暴露在磁場中時(shí)，特定的力作用于它們。如果這些磁鐵位于柔性元件中，作用在它們上的力使元件移動(dòng)。

納米磁鐵可以被一次又一次地編程。這種重新編程產(chǎn)生了不同的力量，并產(chǎn)生了新的運(yùn)動(dòng)。

為了建造微型機(jī)器人，研究人員在氮化硅薄片上制作了鈷磁鐵陣列。用這種材料制成的鳥可以做各種各樣的動(dòng)作，如拍動(dòng)、懸停、轉(zhuǎn)身或側(cè)滑。

“微型機(jī)器人完成的動(dòng)作只需要幾毫秒，”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院材料系介觀系統(tǒng)教授、PSI多尺度材料實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室主任勞拉·海德曼說。但是，對(duì)納米磁鐵的編程只需要幾納秒。這使得一個(gè)接一個(gè)的不同動(dòng)作的編程成為可能。這意味著這種微型鳥可以先扇動(dòng)翅膀，然后滑到一邊，然后再扇動(dòng)。海德爾曼說:“如果需要的話，這種鳥也可以在它們之間盤旋?！?/p>

微型智能機(jī)器人

這一新穎的概念是微機(jī)器人和納米機(jī)器人的重要一步，它們不僅可以存儲(chǔ)信息來執(zhí)行特定的動(dòng)作，還可以被重新編程來執(zhí)行不同的任務(wù)。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)械與工藝工程系主任布拉德利·納爾遜解釋說:“可以想象，在未來，一個(gè)自主的微型機(jī)器將通過人體血管導(dǎo)航，執(zhí)行殺死癌細(xì)胞等生物醫(yī)學(xué)任務(wù)。”蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院機(jī)器人與智能系統(tǒng)研究所的研究員Tianyun Huang說:“其他應(yīng)用領(lǐng)域也是可以想象的，例如柔性微電子或改變光學(xué)特性的微透鏡。”

此外，表面特性發(fā)生變化的應(yīng)用也是可能的。介觀系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的工程師和研究員崔繼澤(音譯)說:“例如，它們可以用來制造既能被水潤濕又能防水的表面。”