近日，賓夕法尼亞大學(xué)與密歇根大學(xué)聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)宣布，成功研發(fā)出一款尺寸比一粒鹽還小的全可編程自主機(jī)器人。

這款微型機(jī)器人不僅刷新了同類型機(jī)器人的最小尺寸紀(jì)錄，更憑借單顆約一美分的超低制造成本，展現(xiàn)出巨大的量產(chǎn)與應(yīng)用潛力，未來可廣泛服務(wù)于醫(yī)療、微制造等多個(gè)領(lǐng)域。

此次研發(fā)工作由兩所高校分工協(xié)作、各展所長。其中，賓州大學(xué)工程學(xué)院承擔(dān)微型機(jī)器人的物理結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)工作，密歇根大學(xué)團(tuán)隊(duì)則憑借打造過全球最小計(jì)算機(jī)的技術(shù)積累，為這款機(jī)器人賦予了實(shí)現(xiàn)自主運(yùn)作的 “大腦”。

從尺寸數(shù)據(jù)來看，這款微型機(jī)器人的單顆體積僅為 200×300×50 微米，與許多微生物的尺度相當(dāng)。也正因?yàn)轶w型微小，它面臨的物理挑戰(zhàn)與常規(guī)機(jī)器人截然不同。

針對微小尺度下的阻力與黏滯效應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)摒棄了傳統(tǒng)機(jī)器人依賴肢體等活動(dòng)零件的移動(dòng)方式，設(shè)計(jì)出一套全新的無零件推進(jìn)系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的核心原理是通過機(jī)器人自身產(chǎn)生電場，推動(dòng)周圍溶液中的離子運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)機(jī)器人游動(dòng)；研究人員還可通過調(diào)整離子電場，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人復(fù)雜軌跡或多機(jī)協(xié)同的移動(dòng)效果。沒有活動(dòng)零件的設(shè)計(jì)，也讓這款機(jī)器人具備了極高的耐用性，即便遭遇夾取等外力影響，也不會(huì)輕易受損。

能源供應(yīng)是微型機(jī)器人研發(fā)的另一大難題。研究團(tuán)隊(duì)最終選擇以太陽能電池為供能載體，這塊電池占據(jù)了機(jī)器人本體的相當(dāng)一部分體積。盡管團(tuán)隊(duì)已最大化挖掘太陽能利用效率，但電池輸出功率僅為75奈瓦，這也凸顯出提升能源效率將是后續(xù)研發(fā)的關(guān)鍵方向。

在 “大腦” 控制系統(tǒng)方面，這款機(jī)器人搭載了高效率處理器、內(nèi)存與傳感器，其指令輸入完全依靠光脈沖實(shí)現(xiàn)，而供能的太陽能板也因此實(shí)現(xiàn) “一板兩用”，兼顧能源轉(zhuǎn)化與信號接收。至于數(shù)據(jù)回傳環(huán)節(jié)，研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，讓機(jī)器人模仿蜜蜂的 “搖擺舞” 動(dòng)作，借助推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)來傳遞信息。

值得一提的是，這款微型機(jī)器人支持批量部署作業(yè)，一次投放數(shù)百顆即可協(xié)同執(zhí)行任務(wù)；依托太陽能供電與高效率設(shè)計(jì)，其自主運(yùn)作壽命可達(dá)數(shù)個(gè)月。

研究人員強(qiáng)調(diào)，這款全可編程自主機(jī)器人的低成本特性，為大規(guī)模量產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，未來有望在更多微觀場景中發(fā)揮作用。

來源：快科技

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