▲新型的微型软机器人。它具有柔软的毛毛虫状的腿,能适应恶劣的环境且能承受较大的负载。
《自然?通讯》杂志9月26日发表论文称,香港城市大学(CityU)的研究人员开发出了一种新型的微型软机器人。它的腿像毛毛虫一样,可以承受较大负载并能适应恶劣的环境。这种微型运输机器人可以为人体内药物运输技术铺平道路。
让这个微型机器人脱颖而出的是它数百条不到1毫米的尖腿。而这种独特的设计并不是随意为之,研究小组研究了数百种地面动物的腿部结构,特别是腿长和腿间距的比例,研究对象包括那些有2条、4条、8条或更多腿的动物,从那里,他们得到了灵感。
机器人的身体厚度约为0.15毫米,每条锥形腿长0.65毫米,两腿之间的距离约为0.6毫米,腿长与腿宽之比约为1:1。锥形的腿大大减少了机器人与物体表面的接触面积,从而减少了与表面的摩擦。实验室测试表明,这种多腿机器人在干、湿环境下的摩擦力比无腿机器人小40倍。除了多腿设计,材料也很重要。该机器人由嵌入了磁性颗粒的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成,因此通过施加电磁力就能远程控制机器人。
通过磁力控制,机器人可以以襟翼推进模式或倒立摆模式移动,也就是说,它可以用前脚向前翻腾,也可以用左右脚交替站立来摆动身体。CityU机械工程系(MNE)的Wang Zuankai教授说:“人体内不同组织的崎岖表面和变化的纹理使体内运输极具挑战性。我们的多腿机器人在各种地形中都表现出了令人印象深刻的性能,因此在身体内药物输送方面具有广阔的应用前景。”
研究小组进一步证实,当机器人遇到比他的腿长十倍的障碍物时,机器人能够抬起身体的一端,形成90度的角度,然后很容易地穿过障碍物。该机器人还可以通过增加电磁频率来提高移动速度。此外,该机器人还显示了出色的负载能力。实验室测试表明,该机器人能够承载比自己重100倍的负载。“这种机器人具有超强的携带能力、高效的移动能力和良好的穿越障碍的能力,因此非常适合在恶劣的环境下使用,例如穿越消化系统将药物送到指定地点。” CityU生物医学工程系(BME)的助理教授,该研究的领导人Shen Yajing博士补充道。
但是,在对动物和人类进行进一步的测试之前,研究团队正在从三个方面进一步发展和完善他们的研究,即找寻一种可降解的材料,研究新的机器人形状,并添加额外的功能。
Shen博士说:“我们希望在未来两到三年内制造出一种可生物降解的机器人,这样它就能在完成药物运送任务后自然分解。”
科界原创
编译:Coke
审稿: 三水
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