能自主行走的智能微型机器人有望用于显微手术杀死坏细胞 清除动脉斑块

时间:2022年9月24日
来源:Cornell University

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尺寸为100到250微米的太阳能机器人(比蚂蚁的头还小),安装电子“大脑”,可以在不受外部控制的情况下自主行走。有望用于跟踪细菌、杀死坏细胞、进行显微手术、清除动脉斑块。

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康奈尔大学的研究人员在太阳能机器人上安装了电子“大脑”,这种机器人的尺寸为100到250微米(比蚂蚁的头还小),这样它们就可以在不受外部控制的情况下自主行走。

新型机器人的“大脑”是一个互补的金属氧化物半导体(CMOS)时钟电路,它包含了1000个晶体管,以及一组二极管、电阻和电容。集成CMOS电路产生一个信号,产生一系列相移方波频率,进而设定机器人的步态。机器人腿是基于铂的执行器。电路和腿都由光伏供电。这种新型机器人比搭载CMOS电子器件的大型机器人小约1万倍,行走速度超过每秒10微米。文章于9月21日发表在《科学机器人》上。

尽管康奈尔大学的研究人员此前已经开发出了能够爬行、游泳、行走和自我折叠的微型机器,但总有一些“附加条件”:为了产生运动,需要用电线提供电流或用激光束直接聚焦到机器人的特定位置。物理学教授Itai Cohen说:“在此之前,我们实际上必须操纵这些‘弦’,才能从机器人那里得到任何形式的响应。”“但现在我们有了这些大脑,就像拿掉了木偶的线一样。就像皮诺曹苏醒过来一样。”“最终,沟通命令的能力将让我们能够向机器人发出指令,机器人内部的大脑将想出如何执行这些指令。”“然后我们就和机器人对话了。机器人可能会告诉我们它所处的环境,然后我们可能会告诉它,‘好吧,过去看看发生了什么事。’”

这项创新为新一代显微设备奠定了基础,该设备可以跟踪细菌、嗅出化学物质、摧毁污染物、进行显微手术并清除动脉中的斑块。

作者Reynolds设计的制造过程可以让其他研究人员为微型机器人配备他们自己的应用程序——从化学探测器到光伏“眼睛”,帮助机器人通过感知光线的变化来导航。“一个非常复杂、功能非常强大的微型机器人,它具有高度的可编程性,不仅集成了执行器,还集成了传感器。”“我们对它在医学上的应用感到兴奋——它可以在组织中移动,识别好细胞并杀死坏细胞;在环境补救方面的应用,比如你有一个知道如何分解污染物或感知危险化学物质并摆脱它的机器人。”

带有机载数字控制的微型机器人概述。


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