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可進入體內殺死癌細胞,微型機器人未來大有作為!

時間:2020-01-08 來源:機器人在線 閱讀:507

“小”似乎成為技術進步的標志,把眾多硬件和軟件集成到越小的載體上就越能體現技術能力。從像磚頭一樣的大哥大到越來越追求輕巧纖薄的智能手機,從“大屁股”電視到超薄液晶電視,電視占用的生活空間越來越小。


近年來,隨著人口紅利的逐漸消失,各領域都在形成產業發展的新趨勢,微型化成了一個新的趨勢。雖然微型機器人的概念已經出現幾十年了,但由于技術的限制,長久以來一直沒有重點發展。這幾年,隨著微加工工藝、微傳感器、微驅動器等技術能力的發展,微型機器人在大規模集成電路制造技術的基礎上,開始越來越受到重視。


我們總結了2019年一年來全球研發微型機器人的種類和應用場景,整理總結了如下規律。從全球最近一年的研究成果來看,微型機器人在精準醫療領域將大有作為。


一、微型機器人正變得更小、更快、更強



近期,瑞士ETH研究所研發了一種形似千紙鶴的機器人。這種機器人的直徑只有幾微米,還可以利用磁場進行磁性編程。千紙鶴機器人可以在人體血管中移動,執行殺死癌細胞的任務。


微型機器人的研究似乎進入了井噴期,幾乎每個月都有新機器人面世。



僅2019年下半年,從7月開始,美國佐治亞理工學院公布了他們研發的一種3D打印機器人,長度約為2毫米,相當于世界上最小螞蟻的大小。這種“螞蟻”機器人的運動速度極快,可以在1秒鐘內移動自身長度4倍的距離。



去年8月,清華大學和加州伯克利大學分校研究人員共同開發的軟體機器人Red Stars也以超快的行進速度引起了熱議。這種軟體機器人除了能以每秒20倍身長的速度移動,還有軟體獨特的優勢,即使被踩扁了也能繼續移動。而且,比以往的軟體機器人更勝一籌的方面在于,Red stars的有效載荷是自身重量的6倍,還能承受超過自身重量100萬倍的壓力,被壓扁后還能繼續爬行。



一個月后,麻省理工學院的華人教授團隊開發了一種線狀機器人,可以穿過人體復雜的腦血管,治療動脈瘤和中風等疾病。線狀機器人是通過3D打印技術制作的,添加了釹鐵磁的鎳鈦合金材料,具有可固定性,能夠使液態的合金材料形成線狀。


美國機器人行業風險投資公司創始人Oliver Mitchell發表了一篇文章,介紹了一種用于管道檢修的微型機器人。



除了這些已經成型的微型機器人外,麻省理工學院還研發了一種微型可移動的電機。這種微型電機如果能應用在更廣泛的微型機器人設計中,將可能把微型機器人組裝變得更有靈活性。


二、3大類微型機器人應用于不同場景

微型機器人按照應用場景的不同可以劃分為3大類,固定安裝在某一地方用于探測的微型機器人、可以按照設計路線固定移動的巡檢微型機器人和能夠安裝在動物或昆蟲身上甚至進入生物體內的微型機器人。



固定安裝的微型機器人與監控攝像頭的區別在于體積更小,而且裝有各種微型傳感器,可以探測出紅外輻射、地面震動、磁場變化等。


可移動的微型機器人一般按照預定的程序設計進入需要檢查的場地,將動態收集的信息傳回后臺。這種微型機器人與固定安裝的微型機器人相比,有更強的靈活性,能在更大的范圍執行任務,同時因為體積小可以做到更好的隱蔽,也不會形成障礙。


能安裝在生物體或直接進入體內的微型機器人是現階段研究的重點。



曾有研發人員直接在蟑螂身上安裝了神經控制器,通過電線與蟑螂的觸角相連從而控制蟑螂前進的方向。


最近深圳先進院在微型軟體機器人的研發上又取得了新的進展,研發了一種以硅膠為基質的軟體薄膜微型機器人。這種機器人可以在粘性液體中游動,能避免對人體器官和組織造成損傷。


三、精準醫療領域顯神通

微型機器人可以進入人無法進入的危險或狹小地方,比如水油管道、救災現場甚至生物體內。


微型機器人可用于農業、管道修復、救災和醫療等領域,場景廣泛。最早,美國國家航空航天局(NASA)曾希望在軍事領域應用微型機器人,還與美國國防高級研究計劃局(DARPA)制定了一系列計劃,進行軍用微型機器人的研究。



從最近一段時間全球的研發趨勢來看,醫療領域將會成為微型機器人重要應用場景。隨著醫療技術的需求越來越高,機器人微型化的不斷發展,用于醫療領域的微型機器人就應運而生了。像視網膜開刀、血管內癌細胞控制等具有高精度、高技術要求的醫療手段,就需要微型機器人的介入。機器人的操作更具穩定性,更小的體積也便于進入人體器官或血管中,微型機器人可以將藥物輸送到“病毒區”,手術的創傷也相對較小。


總計來說,微型機器人或將引發機械學革命

微型機器人最大的優勢就是可以進入人類無法到達的地方,去觀察環境、監測風險、排除故障。除了醫療領域,微型機器人在水油管道中可以進行檢修,在救災現場可以進入一線傳回現場信息。


隨著人工智能的發展,微型機器人的概念也將不斷擴大,各種微型智能家電也會變得更加小巧、更具多用性。微型機器人或將引發一場機械學革命。


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