科學也可以如此靠近

身小力不小-香港團隊研發「毛毛蟲」微型機器人 能跨越10倍高障礙

9月
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2018

2018年9月29日00時 今日科學 知產生態圈

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未來,一個帶有「毛毛蟲」腿的微型機器人可用於攜帶藥物進入人體內。

該技術背後的研究人員表示,它具有相當於一個人能夠舉起26座小巴士的力量。

它可以適應不利的環境,並有效地沿著身體內的表面移動,或者完全浸沒在體液中,例如血液或粘液。

但是,「milli-robot」脫穎而出的原因在於其數百個不到一毫米長的尖頭,看起來像微小的毛髮。

研究負責人milli-robot說,機器人的尖頭「大大減少了」它們的接觸面積,從而減少了與表面的摩擦。

實驗室測試表明,在乾濕環境下,多腿機器人的摩擦力比無肢機器人低40倍。

實驗室測試表明它能夠承載比自身重100倍的載荷,這種強度可與螞蟻相媲美,螞蟻是自然界中負重最強的生物之一。

以前對毛毛蟲機器人的研究已經提出,患者會吞下設備或通過皮膚創口進行接收。

Futurism今年早些時候報導說,科學家已經開發出這種技術來精確定位身體部位,這些部位在沒有手術的情況下很難進入。

香港城市大學(CityU)的研究小組研究了數百種地面動物的腿部結構,包括兩條腿,四條腿,八條腿或更多腿的動物,特別是腿的長度與腿之間的間隙之比。

機器人的身體厚度約為0.15毫米,每條錐形腿長0.65毫米,腿之間的間隙約為0.6毫米,腿長與間隙比約為1:1。

Shen博士說:「大多數動物的腿長與腿間隙比為2:1至1:1。所以我們決定以1:1的比例創建我們的機器人。

除了多腿設計,Shen博士說材料也很重要。

該機器人由一種稱為聚二甲基矽氧烷(PDMS)的矽材料製成,該材料嵌有磁性顆粒,使其能夠通過施加電磁力進行遠程控制。

構思研究思路的Wang Zuankai教授說:「材料和多腿設計都大大提高了機器人的疏水性。

「此外,橡膠製品很柔軟,可以輕鬆切割,形成各種形狀和尺寸的機器人,用於不同的應用。」

由實驗中使用的磁力操縱器控制,機器人可以同時移動襟翼推進模式和倒立擺模式,這意味著它可以使用其前腳向前翻動,以及通過站立在左右腳上來擺動身體交替前進。

Wang Zuankai教授說:「人體內不同組織的粗糙表面和不斷變化的質地使運輸變得具有挑戰性。」

「我們的多腿機器人在各種地形中表現出令人印象深刻的性能,因此可以廣泛應用於體內藥物輸送。」

研究小組進一步證明,當面對比其腿長高十倍的障礙物時,機器人可以通過其可變形的、柔軟的腿,抬起身體一端,形成一個高達90度的角度,並輕鬆越過障礙物。

它可以通過增加施加的電磁頻率來提高其速度。

研究人員表示,該機器人還具有「卓越」的裝載能力。

Shen博士說:「極強的攜帶能力,高效的運動和良好的越障能力,使這款毫機器人非常適合在惡劣環境中使用,例如通過消化系統將藥物輸送到指定地點,或進行醫療檢查。」

在進行動物和人類進一步測試之前,研究團隊正在從三個方面進一步開發和完善他們的研究,即尋找可生物降解的材料,研究新的形狀,並增加額外的功能。

Shen博士補充說:「我們希望在未來兩到三年內製造出一種可生物降解的機器人,這樣它就可以在藥物傳遞任務後自然分解。」

機器人在《自然通訊》雜誌上有所描述。


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