香港城市大學(xué)(City University of Hong Kong；CityU)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出1種柔性微型機(jī)器人。其具有數(shù)百支像履帶的腳，能承受重載并適應(yīng)惡劣環(huán)境，而且能用于在人體內(nèi)輸送藥物等醫(yī)療用途。其多腿設(shè)計(jì)有助于顯著減少摩擦，因此能在身體內(nèi)部的表面上有效移動(dòng)，或能完全沉浸在血液、粘液等體液中。
據(jù)了解，這款微型機(jī)器人擁有數(shù)百個(gè)不到1公厘長(zhǎng)的腳，看上去像是一頭短發(fā)。這種獨(dú)特設(shè)計(jì)并非隨機(jī)選擇。該研究小組研究了數(shù)百種地面動(dòng)物的腿部結(jié)構(gòu)，特別是腿長(zhǎng)與腿部間隙之間的比例而獲得靈感。
該機(jī)器人的身體厚度約為0.15公厘，每條腿的長(zhǎng)度為0.65公厘，腿之間的間隙約為0.6公厘，腿長(zhǎng)與間隙比約為1：1。此外，它的腿部設(shè)計(jì)大大減少其接觸面積，而能減少與表面的摩擦。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，在干濕環(huán)境下，這種機(jī)器人的摩擦力比無(wú)肢機(jī)器人低40倍。
除了多腿設(shè)計(jì)外，材料也很重要。該機(jī)器人由聚二甲基矽氧烷(PDMS)制成，并嵌入磁性顆粒，因此能透過(guò)電磁力進(jìn)行遠(yuǎn)距控制。而這種材料和多腿設(shè)計(jì)都大大提高了機(jī)器人的疏水性。此外，橡膠零件很柔軟，可輕松切割，形成各種形狀和大小的機(jī)器人，而適用于不同應(yīng)用。
研究人員表示，人體內(nèi)不同組織的粗糙表面和各種質(zhì)地，讓運(yùn)輸變得具有挑戰(zhàn)性。而這款多腿機(jī)器人在各種地形中表現(xiàn)出令人印象深刻的性能，因此在體內(nèi)藥物輸送方面有廣泛的應(yīng)用。
這款機(jī)器人還具有非凡的裝載能力。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試顯示，該機(jī)器人能承載比自身重100倍的負(fù)載，其強(qiáng)度可與螞蟻相媲美。極強(qiáng)的承載能力、高效的運(yùn)動(dòng)和良好的越障能力使這款機(jī)器人非常適合在惡劣環(huán)境中使用，例如通過(guò)消化系統(tǒng)將藥物輸送到指定地點(diǎn)，或進(jìn)行醫(yī)療檢查。
在動(dòng)物和人類(lèi)上進(jìn)行進(jìn)一步測(cè)試之前，該研究團(tuán)隊(duì)正在從三方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善其研究，包括尋找可生物降解的材料、研究新的形狀以及增加額外功能。該團(tuán)隊(duì)表示，希望在未來(lái)2~3年內(nèi)制造一種可生物降解的機(jī)器人，好在完成輸送藥物任務(wù)后自然分解。
該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果已發(fā)表在最新一期的《Nature Communications》期刊上，主題為《在干濕條件下均能運(yùn)作、受生物啟發(fā)的多腳柔性微型機(jī)器人》(A Bio-inspired Multilegged Soft Millirobot that Functions in Both Dry and Wet Conditions)。
