世界上最微型的五种机器人

The RoboFly, a tiny robot
Researchers into tiny robots is on the rise.Image: The Conversation/University of Washington
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  • 开发微型机器人正成为一种新趋势,涉及从无人机到药丸等技术。

  • 潜在用途包括外科手术、生物医学、监控和救援工作。

  • 以下是五个最值得关注的微型机器人案例。

请允许我带你回忆往事。年少时,我看过一部电影,令我浮想联翩:《神奇旅程》这部电影于1966年上映,讲述人被缩小到微观尺寸后,进入一位受伤科学家的体内修复其大脑。这个想法深深打动了我。我想象着有一天,科学能够制造某种微型机器,在体内实施医疗操作。

几十年后,进入21世纪,我开始了机器人研究员的职业生涯,借鉴神经科学来开发人工感知系统。我曾认为,机器人是从宠物大小的机器到用于执行繁重任务的大型设备。然而,我很快开始听到有关微型机器人研究的初步消息,它们将扮演的角色,正是《神奇旅程》中那些微型科学家所承担的角色。这是否意味着,我儿时的想象即将成真?

能够产生巨大影响的微型机器人

最近,加利福尼亚州斯坦福大学的一支研究团队,在开发宽7.8毫米的折纸机器人方面取得了第一个里程碑:一个概念验证原型。他们将其称为毫米机器人。这种机器人利用克雷斯林折纸结构的折叠和展开动作,实现滚动、翻转和旋转。这些机器人通过磁场进行无线操控,可在狭窄空间中移动并改变形状,以执行疾病诊断、药物递送乃至手术等医疗任务。它们属于一种新兴的“微型机器人”研究。

微型机器人的技术和用途范围广泛,从无人机到药丸,从监控和救援到生物医学。

以下是五个出色的微型机器人案例:

1. 黑黄蜂间谍无人机

由美国科技集团泰雷兹设计并商业化,旨在帮助步兵秘密掌握潜在威胁情况。它小到可以放进成年人的手掌,运行时几乎无声。电池续航时间最长可达25分钟,航程最长可达2公里。这些无人机可向操作者实时传回视频和高清图像。这些微型机器人售价为200,000美元(165,000英镑)。

2. RoboBee

一种微型机器人,其设计灵感来自蜜蜂的生物结构。它的大小约与一枚便士硬币相当,未来可能用于农作物授粉、搜救任务和监控,也可用于天气和气候监测。这款模型机器人由一根小型电线连接供电和控制。

3. RoboFly

非常相似于 RoboBee(事实上,华盛顿大学的开发团队中有一位研究人员曾参与 RoboBee 的早期研发)。它比牙签略重,大小约与真正的苍蝇相当,由激光束供能,激光束需要对准机身。RoboFly 的研发者希望它最终能够发现燃气泄漏,并从射频信号中采集能量,或使用小型电池作为电源。

微型机器人 RoboFly 由激光供能。Image: The Conversation/MarkStone/华盛顿大学

4. 微型扇贝机器人

工程化扇贝,尺寸仅为几分之一毫米。这些原型旨在血液中或眼部周围移动。这些微型机器人计划用于未来的医疗应用,像毫米机器人一样由外部磁场驱动。

5. Rani Therapeutics 的机器人药丸

紫色胶囊可以吞服,并能穿过胃和肠道,将胰岛素等药物注入肠壁;肠壁上没有会产生尖锐疼痛的感受器。

Rani Therapeutics 的 RaniPill,一种胶囊状微型机器人,用于定向递送药物。Image: The Conversation

所有这些系统似乎都面临相同的挑战。它们很难获得动力。目前还没有足够小的电池技术,能够为这些机器人储能。这意味着这些机器人要么续航时间很短,要么需要连接电线,或由某种无线能量束对准供能。

它们也太小,无法搭载并驱动功能完备的人工大脑。能够安装在这些机器人上、为其提供机载智能的计算硬件,能力远不足以让它们做出远超“如何扇动左翼”的动作;这不足以使它们完全自主。RoboBee 会扇动翅膀,却无法自行决定飞往何处。

微型机器人比以往任何时候都更接近主流应用。概念验证已经出现,并且越来越令人信服。但无法保证这项技术在不久的将来(未来十年)能够切实可行。尽管如此,我内心的那个孩子仍告诉我,这些微型机器人前景广阔。

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