小于0.1 mm的机器人诞生

杨蓉

近日有国外媒体发表了一项机器人最新成果：使机器人移动的重要部件———致动器研究出现突破，科学家由此创造了“专为行走而生”、数量超过100万个的微型四脚机器人大军。这一成果得益于这类与现有硅電子器件兼容的新型致动器的发展，这也是迄今已知首批尺寸小于0.1 mm的机器人。

将电子器件微型化，以致最终生产细胞大小的机器人，一直是工程师们追求的目标。微型机器人属于典型的微机电系统，其发展依赖于微加工、微传感、微驱动和微结构等方面。而致动器的定义，是指通过电、光信号，直接或间接控制机械结构，使之发生变形或移动等。一直以来，由于缺乏合适的微米级致动器系统，微型机器人技术的进一步发展受到限制。

美国宾夕法尼亚大学研究人员马克·密斯金及其同事，此次研发了一类新型电化学致动器，克服了这一瓶颈。这些致动器构成了机器人的腿，使得机器人尺寸小于0.1 mm（约为人的头发宽度），当受到激光刺激时，就会弯曲产生行走动作。

实验中，研究团队在一块4英寸的硅片上，制造了超过100万个行走机器人，这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。研究团队认为，这些是已知的第一个尺寸小于0.1 mm的机器人，其中板载电子装置用于控制驱动。它们很坚固，能在高酸性环境和超过200开尔文的温度变化中生存下来，并且可以通过皮下针头注射，为探索生物环境内的应用带来了可能。

在该研究随附的新闻与观点文章中，美国麻省理工学院科学家迈克尔·斯塔诺表示，虽然这些机器人目前功能有限，譬如说他们比其他游泳型机器人稍慢，也不能感知环境及缺乏综合控制，但最有价值的是它们与现有硅技术的兼容，正是这一兼容性，让其在不久的未来很快就能够开发更多实用性功能。

目前世界范围内微型机器人的研究已有不少进展，一些“专注于”运动型的机器人可以做到与昆虫一般大小，但对工程师们来说，还是希望他们能小到肉眼几乎要看不到的程度。这就需要微致动器的先行发展，首先体积要足够小，其次能驱动微型结构产生运动，最后还要平衡整体结构，不能在运动的同时发生偏移。常见的轮式和履带式行走机器人显然容易得多，但对于迈“腿”走路的机器人，尤其是想要克服不平坦的地面，要求就非常高了。而结合了“微型”与“行走”，正是此次工程师们取得成果的关键。