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Nature 视频|有“腿”的微米级机器人
来源:互联网   发布日期:2020-11-07 20:36:10   浏览:10959次  

导读:Nature Video 制造微米级的机器人是很棘手的,特别是当它涉及到设计小型致动器让机器人动起来的马达时。传统的致动器做到如此小的规格后通常无法工作,而能有效致动的新型致动器则依赖磁性等机制,但很难与传统的硅基微电子集成在一起。 现在,一组研究人员...

Nature Video

制造微米级的机器人是很棘手的,特别是当它涉及到设计小型“致动器”让机器人动起来的马达时。传统的致动器做到如此小的规格后通常无法工作,而能有效致动的新型致动器则依赖磁性等机制,但很难与传统的硅基微电子集成在一起。

现在,一组研究人员已经开发了一种新型的电动驱动器,可以直接覆盖在控制它的电路上。这为50年来的微电子研究打开了新的大门,将微电子技术应用到肉眼看不见的小机器人上。

以下是视频文字记录:

这些是一支微型机器人大军的腿,它们很小,还没有单细胞的草履虫大。

微电子学经过50年的发展,为我们带来了各种绝妙的微型计算机系统,但是那只完成了拼图的一半机器人还需要移动。而现在,研究人员创造出了可以做到这一点的新型致动器,让那些微型大脑有了些动力。在此之前,制造能在微米尺度上运动的部件是一件难事。传统的设计在做小后通常无法很好地发挥功能,而其他行得通的设计则依赖于磁性之类的机制,使其无法轻松整合到已有的电子系统中。

但是一种名为表面电化学致动器的全新设计,可以采用和微芯片一样的制造技术来生产,这意味着微小的机器人腿可以直接添加到控制它们的器件上。

为了制造这些腿,要在一块7纳米厚的铂片的一面,涂上惰性材料如石墨烯,再利用光刻技术制作腿模,去掉多余部分。这些机器人腿需要放在水中才能工作,但是原理较简单。当电流穿过铂片,带电水粒子被吸引到无涂层的表面,这些粒子与铂片结合的力,在铂片的一面产生应力,使铂片弯曲。通过强化铂片的某些部分,可以更加细致地控制这种弯曲行为,也就形成了微型机器人的腿。

机器人配有两个极小的太阳能电池,通过向每个电池照射激光,就能利用产生的电压启动前腿或后腿,这种新型致动器让微型电路可以移动。因为它们的制造工艺,和成熟的半导体电子制造工艺一样,因此很容易扩展,可以同时制造数以百万计的微型机器人。

这群机器人非常小,可以利用皮下注射器注射,利用移液管收集,现在它们的功能还不多,但是它们可以与现有的微电子元件兼容,发挥各种功能。理论上,基于这种设计的新型致动器可以和更复杂的器件结合,完成一系列更加精细的任务。研究人员列举了从抗癌到消灭作物病虫害的各种应用,但是这些都还要再等几十年。

时间将告诉我们,微型机器人今天迈出的一小步,能否成为微机器人学发展的一大步。

版权声明:

2020 Springer Nature Limited. All Rights Reserved

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