水陆两用折纸机械人能翻能滚
2022-07-26 4557 魏昕 澳门日报
说到机械人,大家印象中可能大多数是一些庞然大物,想到它们可完成一次又一次的重複性工作,但在机械人的世界中,还有一类特别小(或许只有纳米级)又非常灵活的微型机械人,它们不仅能够在液态环境中行动自如,完成拾取和运输物体等任务,且还可以由磁场和光驱动,具备非常高的速度、精确度和敏捷性。美国斯坦福大学研究团队日前开发了一款可转动的无线水陆两用毫米机械人,其可利用磁铁和折纸折叠的方式进行多方向旋转移动。该机械人水陆两用,能够在多种环境中移动并执行任务,包括受控的液体药物递送和定向固体货物运输。
研究人员指出,这款机械人截面直径七点八毫米,由折纸(三角构成的空心圆柱体)样式和附着的磁铁盘构成。毫米机械人的折叠/展开性质还使其能够进行泵送,从而能递送液体药物。该人员强调,旋转动作提供了一种吸附机制,因而还能帮助运送货物。
在公开演示中,该机械人就像是一个构思巧妙、结构优雅的装置,能够快速穿过器官光滑或不平坦的表面并在体液中游动,在运输液体药物的同时,以无线方式推进自身行进。
有机械人专家指出,折纸机械人是一种可以变形的机械人,能行走,能转弯,能在合适的时候从扁平状态成为站立状态。此次斯坦福大学开发了一种可以旋转的机械人,由折纸的折叠/展开能力进行滚动、翻转和旋转。同样的折叠展开,还能完成药物泵送的操作。这种折叠机械人结构精巧、陆水两栖,可以迅速地去往不同地方,还能搭载不同物体,也是理想的治疗载体。未来,如果能进一步缩小机械人的体积,它也能够用于微尺度生物医学研究,进入人体,发挥大作用。
研究人员指出,这款机械人开创性在于它超越了大多数基于折纸的机械人的设计,以往的设计仅仅利用折纸的可折叠性来控制机械人的变形和移动方式,除了研究折叠如何使机械人能够执行某些动作之外,研究团队还考虑了每个折叠的确切形状的尺寸如何影响机械人在未折叠时的刚性运动。此外,机械人的独特之处是某些几何特徵的组合,中心的纵向孔和侧面向上倾斜的横向狭缝可以降低液体阻力,从而保证机械人更好移动。
研究团队称,下一步会继续将各种新颖的智能材料和结构组合成独特的设计,以形成新的生物医学设备,他们还计划继续缩小机械人规模,从而进一步展开微尺度研究。他们认为,毫米机械人最终可能作为一种微创装置,切实服务于医疗诊断和治疗。
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