科研領域迎來重大突破,美國兩所知名高校——賓夕法尼亞大學與密歇根大學的科研團隊,成功打造出全球最小的全自主機器人。這款機器人尺寸僅200 x 300×50微米,與細菌大小相近,卻能在液體環境中自主完成復雜運動,且這一運動可通過編程進行控制。
長期以來,微型機器人領域存在一個困擾科研人員近40年的關鍵難題:制造尺寸小于1毫米、能夠獨立運行且功能完備的機器人。由于技術難度極高,該領域的發展一直較為遲緩。在宏觀世界中,重力和慣性是主導力,但在微觀尺度下,流體阻力和粘滯力取而代之,這使得傳統的機械運動方式難以施展。
為攻克這一難題,科研團隊大膽創新,摒棄了傳統的活動部件設計。他們通過產生電場來驅動周圍的離子,借助水流產生的反作用力推動機器人前進。這種獨特的設計不僅讓機器人結構更加堅固,還顯著延長了其使用壽命。而且,該機器人無需外部磁控設備或線纜牽引,僅依靠一束LED光就能持續運行數月之久。
在能耗方面,團隊取得了令人矚目的成果。他們在極低的功耗條件下,成功集成了處理器、內存和傳感器,賦予機器人感知、決策和行動的能力。這款機器人能夠精準感知局部溫度變化,精度可達1/3攝氏度。它還能通過編碼特定的動作模式與環境進行交互,形成自主閉環系統。值得一提的是,每顆機器人的制造成本僅約一美分。
作為首款集處理器、內存、傳感器和制動器于一身的亞毫米級全自主機器人,它的應用前景十分廣闊。憑借其細胞級的微小尺寸,這些機器人有望進入人體內部,實時監測細胞的健康狀況,甚至實現靶向藥物遞送,為醫療領域帶來新的變革。
通過對這些機器人進行編程控制,它們可以像團隊協作一樣,在微觀尺度上完成復雜結構的組裝工作。這一特性為微機電系統、生物醫學等多個領域開辟了新的可能性,有望推動這些領域取得新的進展。











