你見過比髮絲還小的機器人嗎?

2020-11-23 騰訊網

如今機器人已經融入到了我們的生活中,無論是人流密集場所的巡邏機器人,流水線上的作業機器人,還是在商場裡能為你指路的機器人,都為人類帶來了很有效的幫助。可是我們平時所接觸到的機器人無外乎都是比較笨重,外形比較大的。今天小黑要給大家介紹一個微型機器人,微型到比髮絲還要小,那這麼小的機器人到底有什麼作用呢?

說到微型機器人,大家想到的應該都是科幻片裡的場景吧。在2014年的影片《超級駭客》中,男主角就是利用了微型機器人修復了自己重病的身體。2015年時,谷歌技術總監也曾提出過一個觀點,在2020年時,人體的免疫系統將由機器人接管。雖然5年過去了,這個觀點並沒有實現,但微型機器人的發展已經初具雛形了。

顯微鏡才能看見的機器人

來自著名康奈爾大學的研究團隊發明了一種大小只有草履蟲一般的微型機器人。這個微型機器人厚度約為5微米、寬度約為40微米、長度範圍從40~70微米。這樣一個小傢伙人類甚至無法通過肉眼看見,只能依靠顯微鏡來觀察。

不過這樣的微型機器人能夠輕鬆被吸入到注射器裡,所以這個微型機器人未來能夠運用到醫學領域也不足為奇。通過雷射的照射,還能控制機器人交替擺動它們的前後腿,使得它們在液體中能夠來去自如。

其實隨著科技的發展,研究微型機器人的科學家們也是層出不窮。那麼為什麼康奈爾大學發明的微型機器人如此特殊呢?且聽小黑道來。

微型機器人如何誕生的

這個微型機器人的製造工藝與晶片的製造工藝如出一轍。採用的材料同樣都是高純度的多晶矽溶解後摻入矽晶體晶種,然後慢慢拉出,形成圓柱形的單晶矽。再經過研磨,拋光,切片後,形成矽晶圓片,也就是晶圓。是不是有點手機晶片的味道!正是因為材料十分常見且能和其餘電子產品共用,所以讓這個微型機器人在製造材料上降低了不少難度。

在產能方面,一個4英寸(約10cm)的晶圓就能夠生產出超過100萬個這樣的微型機器人。科學家甚至能夠一次性釋放出上千個,組成一支「機器人大軍」。聽上去是不是很誇張?所以這個微型機器人就根本不會存在不能量產的問題,未來還有可能再加工出集成電路。

就是這個微型機器人的特殊推進裝置。每個機器人由以下兩部分組成:一個矽光伏材料製成的簡單電路,以及四個電化學致動器製成的腿部。這些腿部使用了原子層沉積和光刻技術,用只有幾十個原子厚度的鉑構造而成,而鉑的一側被一層惰性鈦所覆蓋。這麼微型的機器人居然有著如此複雜的構造,小黑的下巴都被驚掉了。

當對鉑這種材料施加正電的時候,周圍溶液中帶負電荷的離子就會吸附到暴露的表面上,以中和電荷。這些離子迫使裸露的鉑膨脹,令其彎曲。不過微型機器人的腿部條帶超薄的特性使得其在急劇彎曲的情況下也不會斷裂,這也增加了微型機器人的耐用度。

為了幫助控制3D肢體運動,科學家在條帶端部加上了剛性聚合物面板。面板之間的間隙相當於膝蓋或腳踝,從而使腿部以受控方式彎曲來運動。

最後,科學家們將能源與機器人分了開來。這個微型機器人運動的能源和信號都來自於外部的雷射。微型機器人的前後腿由兩組不同的光電池控制著,當光電池被雷射照射後,就會在機器人的腿部施加電壓。通過控制在兩組光電池之間來回切換雷射,就可以達到控制微型機器人行動的目的。而且研究人員表示,只需要產生200微伏電壓、10納瓦功率即可驅動這個微型機器人。

從網友的評論也可以看出,多數人還是對這項發明表示非常神奇。也有一些網友開始為這個微型機器人的未來出謀劃策了。雖說這個微型機器人就目前而言好像並沒有多大的實際作用,功能也比較原始,也沒有計算能力,不過小黑覺得智能微型機器人一定是人類未來的方向。

正如著名的物理學家理察·費曼在1959年時所預言的,人類未來可以「吞下外科醫生」。有了這樣的微型機器人,小黑覺得人類在醫學方面的技術又前進了一大步。或許未來有些極其困難的手術都可以依靠這個微型機器人來完成。微型機器人的誕生不僅向我們展現了科技的魅力更是打開了人類在智能化領域裡全新的大門。

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