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可进入体内杀死癌细胞,微型机器人未来大有作为!

时间:2020-01-08 来源:机器人在线 阅读:5773

“小”似乎成为技术进步的标志,把众多硬件和软件集成到越小的载体上就越能体现技术能力。从像砖头一样的大哥大到越来越追求轻巧纤薄的智能手机,从“大屁股”电视到超薄液晶电视,电视占用的生活空间越来越小。


近年来,随着人口红利的逐渐消失,各领域都在形成产业发展的新趋势,微型化成了一个新的趋势。虽然微型机器人的概念已经出现几十年了,但由于技术的限制,长久以来一直没有重点发展。这几年,随着微加工工艺、微传感器、微驱动器等技术能力的发展,微型机器人在大规模集成电路制造技术的基础上,开始越来越受到重视。


我们总结了2019年一年来全球研发微型机器人的种类和应用场景,整理总结了如下规律。从全球最近一年的研究成果来看,微型机器人在精准医疗领域将大有作为。


一、微型机器人正变得更小、更快、更强



近期,瑞士ETH研究所研发了一种形似千纸鹤的机器人。这种机器人的直径只有几微米,还可以利用磁场进行磁性编程。千纸鹤机器人可以在人体血管中移动,执行杀死癌细胞的任务。


微型机器人的研究似乎进入了井喷期,几乎每个月都有新机器人面世。



仅2019年下半年,从7月开始,美国佐治亚理工学院公布了他们研发的一种3D打印机器人,长度约为2毫米,相当于世界上最小蚂蚁的大小。这种“蚂蚁”机器人的运动速度极快,可以在1秒钟内移动自身长度4倍的距离。



去年8月,清华大学和加州伯克利大学分校研究人员共同开发的软体机器人Red Stars也以超快的行进速度引起了热议。这种软体机器人除了能以每秒20倍身长的速度移动,还有软体独特的优势,即使被踩扁了也能继续移动。而且,比以往的软体机器人更胜一筹的方面在于,Red stars的有效载荷是自身重量的6倍,还能承受超过自身重量100万倍的压力,被压扁后还能继续爬行。



一个月后,麻省理工学院的华人教授团队开发了一种线状机器人,可以穿过人体复杂的脑血管,治疗动脉瘤和中风等疾病。线状机器人是通过3D打印技术制作的,添加了钕铁磁的镍钛合金材料,具有可固定性,能够使液态的合金材料形成线状。


美国机器人行业风险投资公司创始人Oliver Mitchell发表了一篇文章,介绍了一种用于管道检修的微型机器人。



除了这些已经成型的微型机器人外,麻省理工学院还研发了一种微型可移动的电机。这种微型电机如果能应用在更广泛的微型机器人设计中,将可能把微型机器人组装变得更有灵活性。


二、3大类微型机器人应用于不同场景

微型机器人按照应用场景的不同可以划分为3大类,固定安装在某一地方用于探测的微型机器人、可以按照设计路线固定移动的巡检微型机器人和能够安装在动物或昆虫身上甚至进入生物体内的微型机器人。



固定安装的微型机器人与监控摄像头的区别在于体积更小,而且装有各种微型传感器,可以探测出红外辐射、地面震动、磁场变化等。


可移动的微型机器人一般按照预定的程序设计进入需要检查的场地,将动态收集的信息传回后台。这种微型机器人与固定安装的微型机器人相比,有更强的灵活性,能在更大的范围执行任务,同时因为体积小可以做到更好的隐蔽,也不会形成障碍。


能安装在生物体或直接进入体内的微型机器人是现阶段研究的重点。



曾有研发人员直接在蟑螂身上安装了神经控制器,通过电线与蟑螂的触角相连从而控制蟑螂前进的方向。


最近深圳先进院在微型软体机器人的研发上又取得了新的进展,研发了一种以硅胶为基质的软体薄膜微型机器人。这种机器人可以在粘性液体中游动,能避免对人体器官和组织造成损伤。


三、精准医疗领域显神通

微型机器人可以进入人无法进入的危险或狭小地方,比如水油管道、救灾现场甚至生物体内。


微型机器人可用于农业、管道修复、救灾和医疗等领域,场景广泛。最早,美国国家航空航天局(NASA)曾希望在军事领域应用微型机器人,还与美国国防高级研究计划局(DARPA)制定了一系列计划,进行军用微型机器人的研究。



从最近一段时间全球的研发趋势来看,医疗领域将会成为微型机器人重要应用场景。随着医疗技术的需求越来越高,机器人微型化的不断发展,用于医疗领域的微型机器人就应运而生了。像视网膜开刀、血管内癌细胞控制等具有高精度、高技术要求的医疗手段,就需要微型机器人的介入。机器人的操作更具稳定性,更小的体积也便于进入人体器官或血管中,微型机器人可以将药物输送到“病毒区”,手术的创伤也相对较小。


总计来说,微型机器人或将引发机械学革命

微型机器人最大的优势就是可以进入人类无法到达的地方,去观察环境、监测风险、排除故障。除了医疗领域,微型机器人在水油管道中可以进行检修,在救灾现场可以进入一线传回现场信息。


随着人工智能的发展,微型机器人的概念也将不断扩大,各种微型智能家电也会变得更加小巧、更具多用性。微型机器人或将引发一场机械学革命。


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