沒腿不行:能水下行走的微型機器人

2021-02-24 Nature Portfolio

1. Miskin, M. Z. et al. Nature 584, 557–561 (2020).

2. Deen, W. M. Analysis of Transport Phenomena 2nd edn, Ch. 8, 315–360 (Oxford Univ. Press, 2011).

3. Palagi, S. & Fischer, P. Nature Rev. Mater. 3, 113–124 (2018). 

4. Chen, X., Zhou, C. & Wang, W. Chem. Asian J. 14, 2388–2405 (2019).

5. Paxton, W. F. et al. J. Am. Chem. Soc. 128, 14881–14888 (2006).

6. Wang, Y. et al. Langmuir 22, 10451–10456 (2006). 

7. Wang, J. et al. Adv. Mater. 29, 1701451 (2017).

8. Wang, W., Chiang, T.-Y., Velegol, D. & Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc.135, 10557–10565 (2013).

9. Wu, Z. et al. Sci. Adv. 4, eaat4388 (2018).

10. Koman, V. B. et al. Nature Nanotechnol.13, 819–827 (2018). 

11. Cortese,A.J. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 117, 9173–9179 (2020).

12. Lee, S. et al. J. Microelectromech. Syst. https://doi.org/10.1109/jmems.2020.2999496 (2020).

13. Dey, K. K., Wong, F., Altemose, A. & Sen, A. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 21, 4–13 (2016).

原文以A conceptual advance that gives microrobots legs為標題發表在 2020年8月26日的《自然》新聞觀點版塊

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    據外媒New Atlas報導，如果你是受昆蟲啟發的機器人的粉絲，那麼你可能喜歡RoboBee、VelociRoACH和哈佛大學的HAMR等創作。現在哈佛大學的HAMR微型機器人已經可以穿越水面，自行下沉，並根據指令在水下行走。
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    哈佛大學研發新一代蟑螂機器人HAMR 既可陸地行走也能水下漫步  Emma Chou • 2018-07-05 14:06
  • 科學家利用雷射技術製造出微型機器人 可有效「行走」​
    科學家利用雷射技術製造出微型機器人 可有效「行走」科學家利用雷射技術使顯微鏡機器人有效地「行走」。當受到雷射照射時，人類頭髮寬度周圍的腿能夠彎曲，從而產生類似行走的動作。康奈爾大學( Cornell University)領導的研究人員，希望這項技術有朝一日能被用於修復人體組織和在血液裡暢行。
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    這個被稱為HAMR-JR的微型機器人是由哈佛大學約翰·A·保爾森工程和應用科學學院(SEAS)和哈佛威斯生物啟發工程研究所的研究人員攜手開發的，它只有受蟑螂啟發的哈佛移動微型機器人HAMR的一半大小。HAMR-JR只有一便士大小，幾乎可以完成它的大型前身的所有壯舉，促使它成為迄今為止最靈巧的微型機器人之一。
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    該團隊介紹，這款微型機器人的設計靈感來自於摺紙技巧，其本體僅有5微米厚，40微米寬，根據不同的用途可在40微米到70微米範圍內調整其整體長度。同時，該機器人還具備一定的形變功能，能夠貼合需要安裝的人體部位。 而該機器人的另一技術亮點是由矽光伏電路組成的「大腦」和「身體」，而「腿」則由四重電化學致動器製成。
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    8 月 26 日，最新一期《自然》雜誌發布了由康奈爾大學研究人員創造的首個含半導體元件的行走微型四腳機器人，該機器人尺寸小於 0.1mm（約為人頭髮寬度），可通過雷射控制其腿部行走。研究人員以不同光伏閃爍雷射脈衝來控制這些機器人移動，每一個脈衝可以給一隻腿充電，通過在光電板前後切換雷射來控制機器人行走。它們在低電壓（200 毫伏）和低功率（10 毫微瓦）條件下就可移動。雖然體形微小但十分結實，在未來，這些微型機器人或許可以穿梭在人體組織和血液中，執行外科醫生的操作，縫合血管，探測人類大腦等。
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  • 可行走、可注射入人體、尺寸小於0.1mm的四腳機器人問世
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    ——至少，把這些機器人造出來，並注入你的體內，現在就可以辦到(當然，後果暫時就沒人顧得上了)。而且這些機器人，價格真的不要太便宜，因為它們是可以批量生產的，一下子就能「印」出好幾百萬個，每個只要幾毛錢，跑起來還很靈活！
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    去年，韓國海洋研究所研發出一款海底行走機器人在業內引發了很大的轟動。這款機器人重量高達635公斤，外形很像大螃蟹，除了探險之外還可以在海底修復石油管道、天然氣管道等等，並可以進行海底救援活動。而義大利最新研發的一款海底行走機器人堪稱它的升級版。
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    導讀據美國康奈爾大學官網近日報導，該校研究人員領導開發出首個含半導體元件的微型機器人。該機器人的尺寸與草履蟲相仿，可用雷射控制其腿部行走。創新近日，一項由美國康奈爾大學領導的合作創造出了首個含半導體元件的微型機器人，它由標準的電子信號進行控制，而且能夠行走。
  • 加入摺紙和軟體的技術，微型昆蟲機器人讓人眼前一亮
    答案是肯定的，而且機器人昆蟲也即將要成為現實。其實機器人昆蟲一直以來科學家們想去入手的對象，畢竟它們個頭小，能從很狹小的縫隙裡穿過；而且由於非常小的原因，也容易被發現，適合執行一些特別的任務。」的演講中，演講者 Sarah Bergbreiter 教授用這麼幾句話闡述了研究微型機器人的意義：「可以想像一下地震等自然災害過後，斷壁殘垣，這些小機器人穿梭在廢墟中，尋找生還者的畫面。
  • 融合摺紙和軟體技術,模塊化設計的微型昆蟲機器人讓人眼前一亮!
    近日，來自土耳其的畢爾肯大學的研究團隊研發一款可以模塊化組裝的微型機器人，稱之為SMoLBot。SMoLBot機器人基於傳統機器人的驅動技術，結合最近興起的摺紙和軟體機器人技術，結構精巧，採用了模塊化的設計，大大提升了微型機器人的性能和表現，為微型機器人的發展提供了新思路。
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    康奈爾大學領導的一個合作項目創造了第一個集成了半導體元件的微型機器人，使它們能夠通過標準電子信號進行控制和行走。
  • 《Nature》草履蟲大小的微型機器人:由雷射驅動可用於顯微外科
    江蘇雷射聯盟導讀： 《Nature》報導了美國康奈爾大學的最新研究成果，該校研究人員領導開發出 首個含半導體元件的微型機器人。該機器人的尺寸與草履蟲相仿，可用雷射控制其腿部行走。微型機器人示意圖圖：來自康奈爾大學和賓夕法尼亞大學的研究人員構建了一個微型機器人，該微型機器人由一個簡單的矽光電電路所組成，從本質上來說，主要是軀幹和大腦，以及四個電化學執行器用來執行腿的功能。
  • 仿生微型機器人跳著「霹靂舞」就卸了貨
    用光彎曲混合水凝膠致機器人行走。圖片來源：《科學機器人》網站據最新一期《科學機器人》報導，美國西北大學的研究人員開發出首個類似於生命的材料，可以充當軟機器人。它能以人類的速度行走，撿起物體並將其運輸到新的位置，甚至還可以跳「霹靂舞」來釋放顆粒物。該機器人類似於四足章魚，在充滿水的水箱內運行，非常適合在水生環境中使用。這個釐米大小的機器人按重量計有將近90％的水，無需複雜的硬體、液壓或電力裝置即可移動。機器人由光激活並沿外部旋轉磁場的方向行進。機器人能以人類的速度（大約每秒一步）行走，並對磁場進行響應，從而使這些材料能遵循特定的軌跡。