韓國開發(fā)的微型機器人群可以利用磁場完成運輸物體和疏通管道等任務。這些機器人受到螞蟻的啟發(fā)，有望應用于醫(yī)療領域，但需要進一步提高自主性。
韓國科學家研制出了成群的微型機器人，它們模仿螞蟻的協(xié)作行為來完成運輸物體和引導生物等任務。
韓國科學家研制出了成群的微小磁性機器人，它們像螞蟻一樣協(xié)同工作，完成了許多艱巨的任務，包括穿越和拾取比它們大許多倍的物體。12月18日，細胞出版社在《設備》（Device）雜志上發(fā)表了一項研究報告，稱這些機器人在旋轉(zhuǎn)磁場下工作，能夠應對單個機器人難以應付的復雜挑戰(zhàn)。潛在的應用包括為動脈堵塞提供微創(chuàng)治療，以及在苛刻的環(huán)境中精確操控生物樣本。
本文作者、韓國首爾漢陽大學有機與納米工程系的Jeong Jae Wie說："微機器人群對周圍環(huán)境的高度適應性和群控制的高度自主性令人驚訝。"
Wie 及其同事測試了具有不同裝配結(jié)構(gòu)的微型機器人群在執(zhí)行各種任務時的表現(xiàn)。他們發(fā)現(xiàn)，高縱橫比組裝的微機器人群可以攀爬比單個微機器人體長高五倍的障礙物，并能一個接一個地將自己扔過障礙物。
由 1000 個高密度包裝的微型機器人組成的大型機器人群形成了一個漂浮在水面上的筏子，并將自己包裹在比每個機器人重 2000 倍的藥片上，使機器人群能夠通過液體運輸藥物。
在陸地上，一個機器人群能夠運送比單個機器人重 350 倍的貨物，而另一個微型機器人群則能夠疏通類似堵塞血管的管道。最后，通過旋轉(zhuǎn)和軌道拖動運動，Wie 的團隊開發(fā)出了一種系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，機器人群可以引導小型生物的運動。
科學家們對研究機器人群如何集體實現(xiàn)目標的興趣與日俱增，他們的靈感來自于螞蟻如何聯(lián)合起來彌補道路上的縫隙，或者如何擠成木筏的形狀在洪水中生存。同樣，團結(jié)協(xié)作使機器人更能抵御失敗--即使群體中的某些成員沒有達到目標，其余成員也會繼續(xù)執(zhí)行它們的程序動作，直到有足夠多的成員最終成功。
Wie說："以前的群體機器人研究主要集中在球形機器人上，它們通過點對點接觸聚集在一起。在這項研究中，研究人員設計了一種由立方體狀微型機器人組成的群體，這種機器人具有更強的磁吸引力，因為它們的表面積更大，每個立方體的整個面都能接觸到。"
每個微型機器人高 600 微米，由環(huán)氧樹脂主體組成，內(nèi)嵌鐵磁性釹鐵硼（NdFeB）顆粒，使其能夠?qū)Υ艌鲎龀龇磻?，并與其他微型機器人互動。通過旋轉(zhuǎn)兩個相連的磁鐵產(chǎn)生的磁場為機器人提供動力，機器人群就能自我組裝。研究人員通過改變機器人被磁化的角度，對機器人進行編程，使它們以不同的配置組合在一起。
Wie說："我們開發(fā)了一種經(jīng)濟高效的批量生產(chǎn)方法，利用現(xiàn)場復制成型和磁化，確保幾何形狀和磁化曲線的統(tǒng)一，從而實現(xiàn)一致的性能。雖然研究結(jié)果很有希望，但磁性微機器人群還需要更高水平的自主性，才能在現(xiàn)實世界中應用。"
磁性微型機器人群需要外部磁力控制，缺乏自主導航復雜或狹窄空間（如真實動脈）的能力。未來的研究將側(cè)重于提高微機器人群的自主水平，例如對其運動和軌跡進行實時反饋控制。
編譯自/ScitechDaily
