毫米级折纸机器人问世 可在人体内行走

2022 / 06 / 17

水陆两用毫米级机器人问世

近日,英国《自然·通讯》杂志报道,美国斯坦福大学的科学家开发了一种可转动的无线水陆两用毫米机器人。据悉,该机器可在陆地和水中使用,能利用磁铁和折纸折叠的方式进行多方向旋转移动。

该机器人截面直径为7.8毫米,由三角构成的空心圆柱体折纸和附着的磁铁盘组成。它能通过折纸的折叠能力做出滚动、翻转和旋转等多种动作,在多种环境中都可实现无阻碍移动。此外,它还可执行多种任务,包括在液体中进行药物传递和定向固体货物运输等。

在科学家的测试中,该机器人能够在多种地形和环境内快速移动,在水中它也可以进行游动。在液体中时,它可以无线方式推动自身前进,并运送液态药物。

如果你曾经吞过一个圆形药片,希望它能治愈你身体内从胃痉挛到头痛的一切疾病,那么你就知道,大多数药物并不是被设计为精准治疗某一部位的疼痛和疾病。

近几十年来,尽管非处方药已经治愈了许许多多的疾病,但科学家们也一直在探索能够精准治疗心血管疾病、癌症等复杂疾病的靶向药物的递送方法,而微型机器人就是其中的重要方向之一。

与吞服药丸或注射液体不同,递送药物的微型机器人会一直保留药物,直到到达目标,然后释放出高浓度药物。

在此次研究工作中,新型毫米级折纸机器人的截面直径仅有 7.8 毫米,由 Kresling 折纸(三角构成的空心圆柱体)样式和附着的磁铁盘构成。

同时,利用 Kresling 折纸的折叠/展开能力,新型毫米级折纸机器人不仅可以实现滚动、翻转和旋转等动作,还可以通过泵送来递送液体药物。

研究团队还强调,旋转动作提供的一种吸附机制可用于运送货物。

如下图所示,新型毫米级折纸机器人具备沿着特定轨迹运动或递送药物的能力。

图|水中的自适应移动
图|正在爬坡
图|水中定向运输液体药物

 

而且,新型毫米级折纸机器人无论是在水上、水面和水下,还是在充满粘液的猪胃内,都可以正常工作。

图|两栖货运运输

图|在含有粘性液体的猪胃中运动

 

科学家表示,现有的折纸机器人设计 系统复杂,功能性也不全面。 而且,现有折纸机器人的运动模式有限,无法同时实现在陆地和水中的移动。 而科学家新研究的这种两栖机器人结构设计巧妙,只需利用折纸的可折叠性就能控制机器人的变形和移动。

在接下来的研究中,科学家将继续缩小机器人规模,从而进一步展开微尺度研究。科学家希望,在未来,毫米机器人能作为一种微创装置,切实服务于医疗诊断和治疗。

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