楊蓉

近日有國(guó)外媒體發(fā)表了一項(xiàng)機(jī)器人最新成果：使機(jī)器人移動(dòng)的重要部件———致動(dòng)器研究出現(xiàn)突破，科學(xué)家由此創(chuàng)造了“專為行走而生”、數(shù)量超過100萬個(gè)的微型四腳機(jī)器人大軍。這一成果得益于這類與現(xiàn)有硅電子器件兼容的新型致動(dòng)器的發(fā)展，這也是迄今已知首批尺寸小于0.1 mm的機(jī)器人。

將電子器件微型化，以致最終生產(chǎn)細(xì)胞大小的機(jī)器人，一直是工程師們追求的目標(biāo)。微型機(jī)器人屬于典型的微機(jī)電系統(tǒng)，其發(fā)展依賴于微加工、微傳感、微驅(qū)動(dòng)和微結(jié)構(gòu)等方面。而致動(dòng)器的定義，是指通過電、光信號(hào)，直接或間接控制機(jī)械結(jié)構(gòu)，使之發(fā)生變形或移動(dòng)等。一直以來，由于缺乏合適的微米級(jí)致動(dòng)器系統(tǒng)，微型機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展受到限制。

美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)研究人員馬克·密斯金及其同事，此次研發(fā)了一類新型電化學(xué)致動(dòng)器，克服了這一瓶頸。這些致動(dòng)器構(gòu)成了機(jī)器人的腿，使得機(jī)器人尺寸小于0.1 mm（約為人的頭發(fā)寬度），當(dāng)受到激光刺激時(shí)，就會(huì)彎曲產(chǎn)生行走動(dòng)作。

實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)在一塊4英寸的硅片上，制造了超過100萬個(gè)行走機(jī)器人，這些機(jī)器人由板載硅太陽能電池驅(qū)動(dòng)。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些是已知的第一個(gè)尺寸小于0.1 mm的機(jī)器人，其中板載電子裝置用于控制驅(qū)動(dòng)。它們很堅(jiān)固，能在高酸性環(huán)境和超過200開爾文的溫度變化中生存下來，并且可以通過皮下針頭注射，為探索生物環(huán)境內(nèi)的應(yīng)用帶來了可能。

在該研究隨附的新聞與觀點(diǎn)文章中，美國(guó)麻省理工學(xué)院科學(xué)家邁克爾·斯塔諾表示，雖然這些機(jī)器人目前功能有限，譬如說他們比其他游泳型機(jī)器人稍慢，也不能感知環(huán)境及缺乏綜合控制，但最有價(jià)值的是它們與現(xiàn)有硅技術(shù)的兼容，正是這一兼容性，讓其在不久的未來很快就能夠開發(fā)更多實(shí)用性功能。

目前世界范圍內(nèi)微型機(jī)器人的研究已有不少進(jìn)展，一些“專注于”運(yùn)動(dòng)型的機(jī)器人可以做到與昆蟲一般大小，但對(duì)工程師們來說，還是希望他們能小到肉眼幾乎要看不到的程度。這就需要微致動(dòng)器的先行發(fā)展，首先體積要足夠小，其次能驅(qū)動(dòng)微型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，最后還要平衡整體結(jié)構(gòu)，不能在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)發(fā)生偏移。常見的輪式和履帶式行走機(jī)器人顯然容易得多，但對(duì)于邁“腿”走路的機(jī)器人，尤其是想要克服不平坦的地面，要求就非常高了。而結(jié)合了“微型”與“行走”，正是此次工程師們?nèi)〉贸晒年P(guān)鍵。