近日,香港城市大學(xué)(CityU)、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院(SIAT)的研究人員及其合作者,研發(fā)出只需要將類似膠水的磁性噴霧劑噴在物體表面,就可以快速制造出一種運動可控且靈活的毫米級機器人。這個機器人可以在不同表面上爬行、行走或滾動??梢哉f是制造毫米級機器人(Millirobots)的簡單方法。
研究人員表示,這種磁性涂層具有生物相容性,而且在必要時可以分解成粉末,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,比如導(dǎo)管導(dǎo)航和藥物輸送等,已經(jīng)表現(xiàn)出了一定的應(yīng)用潛力。
在這項研究工作中,研究人員既不需要提升電子設(shè)計的集成度,也不用考慮機器人外殼材質(zhì)如何選取,只需通過給物體涂上一種名為 M-spray 的復(fù)合膠狀磁性噴霧劑(composited glue-like magnetic spray),就可以快速構(gòu)建大量毫米級機器人。
當(dāng)前,無論是醫(yī)療診斷機器人、管道檢測機器人,還是昆蟲式機器人等,在設(shè)計之初,其結(jié)構(gòu)、用途、控制運動的程序均已確定,其靈活性受到了嚴(yán)重的制約。該論文所描述的這種方法就突破了當(dāng)前微型機器人的瓶頸,其特別之處在于,研究人員可以按需對微型機器人的運動模式進(jìn)行重新編程。
此外,研究人員解釋道,通過將凝固的 M-spray 涂層充分潤濕,使其像膠水一樣粘附在物體表面,再通過對其施加強磁場,就可以改變 M-spray 涂層的磁性顆粒的分布方向和排列方向,以實現(xiàn)對微型機器人運動方式的靈活控制。
實驗表明,同一個 M-spray 涂層的毫米級機器人可以在不同運動模式間切換。比如,在寬敞的環(huán)境中,可以像毛毛蟲一樣(以三維的運動方式)快速移動;在遇到狹窄的縫隙時,也可以切換到平面運動方式,宛如一支緩慢的協(xié)奏曲,慢慢地通過縫隙。
這項技術(shù)另一個重要特征是,M-spray 涂層可以在磁場的操縱下按需分解成粉末。研究人員強調(diào),M-spray 崩解后產(chǎn)生的副作用可以忽略不計。“M-spray的所有原料(即聚乙烯醇、麩質(zhì)蛋白和鐵微粒)都具有生物相容性,涂層在崩解后產(chǎn)生的粉末可以被人體吸收,或者排泄出去。”
研究人員表示,可以用 M-spray 構(gòu)建不同的毫米級機器人,以適應(yīng)各種環(huán)境、表面條件和障礙物。他們希望這種方法能夠促進(jìn)毫米級機器人在不同領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用,比如主動運輸、可移動傳感器和設(shè)備,特別是在有限空間內(nèi)的任務(wù)。