研究人員自動化微型機器人設(shè)計

裝配一個微型機器人需要一對尖鼻鑷子、一臺顯微鏡、穩(wěn)定的雙手和至少8個小時。但現(xiàn)在多倫多大學(xué)工程研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，只需一臺3d打印機和20分鐘。

在埃里克·迪勒教授的實驗室里，研究人員創(chuàng)造了磁化的微型機器人(針頭大小)，這些機器人可以通過人體充滿液體的血管和器官移動。迪勒和他的團隊利用磁場無線控制這些微型機器人的運動。

每一個微型機器人都是通過在扁平的柔性材料上精確地安排磁性針的微觀部分來建造的。一旦部署完畢，研究人員就會利用磁場誘導(dǎo)微型機器人像蠕蟲一樣在液體通道中移動，或者關(guān)閉其微小的機械“顎”以獲取組織樣本。

研究生徐田琦(音譯)表示:“這些機器人制造起來相當(dāng)困難，而且勞動密集型，因為制造過程需要精確?！薄按送?，由于需要人工組裝，讓這些機器人更小也更困難，這是我們研究的一個主要目標(biāo)?！?/p>

這就是為什么徐和他的同事們開發(fā)了一種自動化的方法，大大減少了設(shè)計和開發(fā)時間，并擴展了他們可以制造的微型機器人的種類。他們的發(fā)現(xiàn)發(fā)表在今天的《科學(xué)機器人》雜志上。

更小、更復(fù)雜的微型機器人將用于未來的醫(yī)療應(yīng)用，如靶向給藥、輔助受精或活檢。

迪勒說:“如果我們在泌尿道或大腦的液體腔內(nèi)取樣，我們設(shè)想一種優(yōu)化的技術(shù)將有助于縮小手術(shù)機器人工具的規(guī)模?！?/p>

為了證明這項新技術(shù)的能力，研究人員設(shè)計了20多種不同的機器人形狀，然后將它們輸入3d打印機。然后，打印機構(gòu)建并固化設(shè)計，將磁性圖案的粒子定向作為過程的一部分。

“以前，我們會先準(zhǔn)備一個形狀，然后手工設(shè)計，花上幾周時間來計劃，然后才能制作出來。那只是一種形狀，”迪勒說?！叭缓?，當(dāng)我們建造它的時候，我們不可避免地會發(fā)現(xiàn)一些特殊的怪癖——例如，我們可能不得不把它做得更大一點或更薄一點來讓它工作?！?/p>

“現(xiàn)在我們可以對形狀進行編程并點擊打印，”徐補充道?！拔覀兛梢暂p松地進行迭代、設(shè)計和優(yōu)化。我們現(xiàn)在有能力真正探索新的設(shè)計?！?/p>

研究人員的優(yōu)化方法為開發(fā)比目前毫米尺寸更小、更復(fù)雜的微型機器人打開了大門。迪勒表示:“我們認(rèn)為，未來我們有可能縮小10倍?！?/p>

迪勒的實驗室計劃利用這一自動化過程來探索更復(fù)雜的微型機器人形狀?！白鳛橐粋€機器人研究社區(qū)，有必要探索這個微型醫(yī)療機器人的領(lǐng)域，”Diller補充道?！澳軌騼?yōu)化設(shè)計是這個領(lǐng)域真正需要的關(guān)鍵方面?！?/p>