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3D打印微型机器人无需传感器即可感知环境自主运动

近日,荷兰莱顿大学物理研究所的Daniela Kraft教授与博士后研究员Mengshi Wei共同开发了一类微型机器人,它们能够游动、感知障碍并在复杂环境中自主导航。


关键之处在于,这些能力并非源于任何传感器、软件或外部控制,而是完全依赖于机器人自身的物理形状及其与周围环境的相互作用。



这些链状软体微型机器人由柔性连接节段构成,其制造依赖于高精度的微纳3D打印技术。


研究团队使用Nanoscribe微纳3D打印机,成功制造出每个尺寸仅为5微米的结构单元,其中棒状连接处的精度达到了0.5微米。


研究人员指出,这一尺度代表了当前3D打印技术所能实现的技术极限,相比而言,一根人类头发的粗细在70到100微米之间。


当被电场激活后,这些3D打印的链状结构开始以每秒约7微米的速度游动。


研究小组观察到一个持续的循环:机器人的形状影响其运动,而其运动反过来又会改变其形状,这种物理反馈机制使其能在不嵌入任何电子元件的情况下,产生类生命的响应能力。


Daniela Kraft教授解释道,这意味着我们无需依赖微电子器件来集成智能,仅通过物理设计本身就能实现复杂的导航与避障行为。


博士后研究员Mengshi Wei补充道,当这些微型机器人遇到障碍或彼此相遇时,它们能自动寻找另一条路径或相互避开。



研究人员指出了这项技术在靶向药物递送、微创手术和诊断等领域的潜在应用前景。


Kraft教授表示,当前的首要任务是更深入地理解其背后的物理原理,这方面的知识将有助于开发更先进的微型机器人和设备。


这项标志着微纳尺度机器人向“物理智能”迈进的研究成果,已发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)。

03-31 18:23 转载自:voxelmatters,如对内容有疑问,请联系我们:yihanzhong@amedao.com
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