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佐治亞學院創造出螞蟻3D打印機器人 可能在人體內完成醫療任務

2019-07-24 11:23:32 來源: 澎湃新聞

螞蟻雖小,力大無窮。看過漫威電影《蟻人》的朋友可能更有感觸,協同工作下的螞蟻,往往可以更大規模的執行任務。近日,來自美國佐治亞理工...

螞蟻雖小,力大無窮。看過漫威電影《蟻人》的朋友可能更有感觸,協同工作下的螞蟻,往往可以更大規模的執行任務。

近日,來自美國佐治亞理工學院的研究員們就創造出了一種新型微型3D打印機器人。它只有2毫米長,1.8毫米寬,0.8毫米厚,重5毫克,實際大小比一般的螞蟻還要小。但不要小看它,研究員表示,這些微型的機器人有朝一日可能會組隊分組工作,以感知環境變化,移動材料,并且可能將來會在人體內完成傷害修復等醫療任務。

“微型鬃毛機器人”( micro-bristle-bot) 本文圖片均來自佐治亞理工學院

“微型鬃毛機器人”( micro-bristle-bot) 本文圖片均來自佐治亞理工學院

佐治亞理工學院給這個款微型機器人命名為“微型鬃毛機器人”( micro-bristle-bot)。它由粘貼在聚合物身體上的壓電致動器組成,聚合物身體由雙光子聚合光刻(TPP)技術3D打印而成。由于沒有足夠小的電池可以安裝到機器人身體上,研究團隊為機器人設計了看起來就像鬃毛一樣的“腳”。當機器人接受到特定頻率的振動,這些鬃毛一般的腳就會開始運動。

具體來說,這款微型機器人可響應不同的振動頻率。這些振動的來源,可以是壓電制動器、超聲波或是揚聲器,一切在于研究人員如何設計“鬃毛”的形態。振動迫使彈力腿向上和向下移動,推動微型機器人前進。每個機器人可以根據腿的尺寸、直徑、設計和整體幾何形狀,被設計用于響應不同的振動頻率。振動的幅度控制微型機器人運動的速度。

“隨著微型鬃毛機器人進行上下運動,經過特別設計的腳會將這種垂直運動轉換為一種具有特定方向的運動。我們在設計機器人腳的時候,已經考慮其形態對運動方向的影響,確保機器人可根據振動來進行特定方向的移動。”佐治亞理工學院的研究團隊介紹道。

研究人員表示,可通過調整振動來控制單個機器人。雖然這些機器人受制于小尺寸的物理局限性,但是它們仍然可以在一秒鐘之內覆蓋四倍于其自身長度的區域。

另外,這款微型機器人采用TPP工藝在3D打印機中制造而成,TPP工藝聚合了單體樹脂材料。樹脂塊通過化學方法開發成功之后,它的某個部分就會受到紫外線照射,而其余部分會被清洗掉,從而留下我們要想的機器人結構。

據悉,為了找出更好的形態,論文第一作者金德宇(DeaGyu Kim)制造了數百種不同的機構原型。目前,這款機器人有兩種版本,一種有四只腳,另一種則有六只腳。這篇描述微型鬃毛機器人的論文已經發表在《微機械與微工程期刊》上。這項研究得到了佐治亞理工學院電子與納米技術研究所種子基金的資助。(記者 王心馨)

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