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研究人員開發出靠磁力飛行的微型機器

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  • 2019-11-29 16:12:59

Paul Scherrer研究所PSI和ETH Zurich的研究人員已經開發出可以執行不同動作的微機。首先對微型機器人組件中的納米磁鐵進行磁編程,然后通過磁場控制各種運動。這樣的機器,只有幾十微米寬,可以例如在人體中用于執行小的操作。

該機器人的尺寸僅為幾微米,讓人聯想到日本折紙藝術-用折紙制成的紙鳥。但是,與紙質結構不同,機器人在沒有可見力的情況下仿佛靠魔術般運動。它拍打翅膀或彎曲脖子并縮回頭部。磁性使這些動作全部成為可能。

Paul Scherrer研究所PSI和ETH Zurich的研究人員已經用包含小型納米磁鐵的材料組裝了微型機器。可以對這些納米磁鐵進行編程,使其呈現特定的磁性方向。然后,將編程的納米磁鐵暴露在磁場中時,特定的力就會作用在它們上。如果這些磁體位于柔性組件中,則作用在它們上面的力會導致組件移動。

納米磁鐵可以一次又一次地編程。這種重新編程會產生不同的力,并產生新的運動。為了建造微型機器人,研究人員在氮化硅薄板上制造了鈷磁鐵陣列。用這種材料制成的鳥可以執行各種動作,例如拍打,盤旋,轉身或側滑。研究人員現在將其結果發表在科學雜志《自然》上。

PSI多尺度材料實驗實驗室負責人,蘇黎世聯邦理工學院介觀系統教授Laura Heyderman說:“微型機器人執行的運動在幾毫秒內發生。”“但是納米磁鐵的編程只需要幾納秒。這樣就可以依次編程不同的運動。這意味著微型小鳥可以先拍打翅膀,然后滑到側面,然后再拍打。海德曼說:“如果需要,那只鳥也可以在它們之間盤旋。”

智能微型機器人

這個新穎的概念是邁向微型和納米機器人的重要一步,不僅可以存儲信息以執行特定的動作,還可以對其進行重新編程以執行不同的任務。蘇黎世聯邦理工學院機器人與智能系統研究所的布拉德利·納爾遜解釋說:“可以想象,將來,一個自主的微型機器將在人體血管中導航并執行諸如殺死癌細胞的生物醫學任務。”也可以考慮其他應用領域,例如,改變其光學特性的柔性微電子器件或微透鏡。

另外,表面特性改變的應用也是可能的。“例如,它們可以用于創建可以被水潤濕或排斥水的表面”,介觀系統實驗室的工程師兼研究員Jizhai Cui說。

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