微型机器人:有一天,你会求它救你一命

2021-01-05 06:07舒sue
课堂内外(高中版) 2020年12期
关键词:米斯马克管道

文/ 舒sue

人形机器人早已见怪不怪,微型机器人呢?要说它最大的特点,应该就是“小”了,很小很小,小得你根本看不见。你可能会看不起它,忽视它的存在。但或许有一天,你会求它救你一命。

美国宾夕法尼亚大学教授马克·米斯金火了。他带领团队研发出可行走的微型机器人,并在权威科学杂志《自然》上发表了研究成果,震惊了整个机器人研究领域。

机器人研发项目那么多,为什么偏偏马克·米斯金团队的机器人能火?原因是,要制作这种微型机器人实在是太难了。

研究人员在《自然》杂志上展示了一款新型电化学致动器,尺寸小于100微米(等于0.1毫米,跟你的头发丝儿差不多粗),它们构成了微型机器人的双腿。当受到激光刺激时,它们就会弯曲,产生行走动作。

研究人员还在一块10.16厘米大小的硅片上制造了超过100万个微型行走机器人。这些机器人由板载硅太阳能电池驱动。

现在你应该不难理解,为什么这些微型机器人突然爆红了,因为它们的构造实在太精密,体积实在太小,光凭你那双肉眼,别想看到它们!

近年来,将电子器件微型化,制成细胞大小的机器人,一直是科学家们追求的目标。

今天,我们可以把上百万个晶体管,塞入细胞大小的空间里。不仅如此,我们还能将如微型传感器、LED屏,以及一堆小到肉眼难见的器件封装进去。美国康奈尔大学物理学家保罗·麦克尤恩说:“借助现有技术制造100微米大小的硅芯片并不是什么难事,我们要做的是,研发这种大小的机械臂和致动器的外骨骼。”

简而言之,在马克·米斯金团队制作出微型行走机器人之前,我们无法让微型机器人的其他配件与微型芯片搭配起来协同运作。也就是说,此前的微型机器人,光有脑袋,却没有手脚。它是思想层面的王者,却是行动层面的渣渣。而这款微型行走机器人则攻克了这一难题,为微型机器人的研发道路点亮了一束希望之光。

小身板,大用途

我们已经知道,研发微型机器人有多难,那么,为什么科学家要费尽力气给自己找麻烦?那是因为,微型机器人的身板儿虽小,用途却很大,而且远远超乎你的想象。

01 急救兵团

瑞士联邦理工学院研究小组受到蚂蚁的启发,开发了一款10克重的微型机器人。它们可以相互交流,分工合作,携手完成复杂的任务。

它们能举起庞然大物,还能翻山越岭,到达人类难以到达的地方。根据实际情况,它们还能被分配特定的角色,比如“探索者”可以探测路径中的山谷和山脉等物理障碍物,并将信息发送给其他队员。然后,“领导者”给出指示,“工人”们便会按照指示,集中力量移动物体——简直跟蚂蚁的世界一模一样。

在地震后,常常有人被困在坍塌的建筑物中,人力搜救相当困难。这时,微型机器人就可以派上用场。它们能穿过窄小的缝隙,轻松地找到受困者,然后发挥“神力”,搬出一条生命的通道,让搜救人员得以进入废墟,拯救伤者。

02 手工达人

除了“搬砖”,微型机器人还可以完成更高级的手工技艺。

早在2018年,英国政府与包括谢菲尔德在内的六所大学开展了一项耗资3500万美元的研究——开发微型管道机器人,用于修复地下管道网络。如今,伦敦能有畅通无阻的地下管道网络,让市民免受水漫金山的困扰,都得谢谢这群任劳任怨的微型管道机器人。

受微型管道机器人的启发,一群工程师开发了用于飞机引擎维修的微型机器人。工程师们表示,如果说,人工检修飞机引擎需要5小时,那么,这些微型机器人只需要5分钟。

03 实力“水神”

由德国马克斯·普朗克研究所开发的一款微型机器人,能迅速清除工业废水中的污染物和重金属,经回收处理后还能循环利用。这款微型机器人极其微小,可以成千上万地投放到废水中。它们能自主推进、捕获水中的重金属离子,让水域恢复洁净。

04 微型医生

马克斯·普朗克研究所还研发了一款能治病的微型机器人。

它们能适应人体内部复杂的环境,在人类的控制下,可以完成各种规定动作,如在液体环境中游泳,在固体环境中行走、爬行、翻滚、跳跃,在管道中穿梭等。

想象一下,在癌症患者的手指上轻轻戳一针,一只微型机器人就进入了患者体内,顺着血液循环来到病灶,然后一点一点地清除癌变组织,让病人免受开刀流血之苦,同时减少身体上、精神上的压力,多么神奇啊!

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