【中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng) 技術(shù)前沿】 未來，一種擁有“毛毛蟲”腿的微型機(jī)器人可在人體內(nèi)運(yùn)送藥物。

來自德國(guó)斯圖加特普朗克智能系統(tǒng)研究所的專家們表示，這種機(jī)器人具備的負(fù)載力量相當(dāng)于，一個(gè)人類可以抬起一輛26座的小型公共汽車。

它能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，沿著身體組織表面高效的移動(dòng)，或完全浸沒在比如血液或粘液之類的體液中。

“毛毛蟲機(jī)器人”能夠承受比自身重100倍的載荷

但是，真正讓這種微型機(jī)器人脫穎而出的，是它成百上千條而不到一毫米長(zhǎng)的“尖腿”，看起來就像細(xì)小的毛發(fā)。

該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人ShenYajing表示，機(jī)器人的尖腿“極大減少了”它們的接觸面積，因此也降低了與組織表面的摩擦。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果表明，“毛毛蟲”機(jī)器人在潮濕和干燥環(huán)境下的摩擦力比無肢機(jī)器人小40倍。

它能夠承受比自身重100倍的載荷，這種負(fù)載能力可與自然界最強(qiáng)大的生物之一，螞蟻相媲美。

此前關(guān)于“毛毛蟲”機(jī)器人的研究已經(jīng)表明，病人可以吞下這個(gè)裝置，或者通過皮膚上的腔接受它。

聚二甲基硅氧烷(PDMS)內(nèi)嵌磁性顆粒，外界通過施加電磁力可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

該款機(jī)器人的軀體厚度約為0.15mm，每個(gè)錐形腿的長(zhǎng)度為0.65mm，兩腿之間的間隙約為0.6mm，使得腿長(zhǎng)與間隙的比例接近1:1。

“大多數(shù)動(dòng)物的腿長(zhǎng)與腿部間隙的比例為2:1至1:1。我們決定用1:1的比例?！癝henYajing說。

除了多腿設(shè)計(jì)之外，原材料的選擇對(duì)機(jī)器人的性能來說也很重要。

“毛毛蟲“機(jī)器人是用一種叫做聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制造的，這種材料內(nèi)嵌磁性顆粒，外界通過施加電磁力可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

該研究構(gòu)想的聯(lián)合發(fā)起者，WangZuankai教授認(rèn)為，“原材料的選擇和多腿設(shè)計(jì)都極大地改善了機(jī)器人的疏水性能。

“此外，柔軟的片狀橡膠件易于切割，以形成不同形狀和尺寸的機(jī)器人，來滿足不同的應(yīng)用需求”。

在實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過磁力機(jī)械手來控制“毛毛蟲機(jī)器人”，機(jī)后者可以完成多向推進(jìn)和反向擺動(dòng)兩種移動(dòng)模式，這意味著它可以使用前腳向前推進(jìn)，同時(shí)通過交替左腳和右腳前進(jìn)來擺動(dòng)身體。

人體內(nèi)部不同組織的粗糙表面和多變的質(zhì)地使得機(jī)器人的運(yùn)輸具有挑戰(zhàn)性

WangZuankai表示，人體內(nèi)部不同組織的粗糙表面和多變的質(zhì)地使得機(jī)器人的運(yùn)輸具有挑戰(zhàn)性。

“我們的多腿機(jī)器人在各種地形下表現(xiàn)出令人印象深刻的性能，因此在身體內(nèi)藥物輸送方面有著廣泛的應(yīng)用。”他說道。

進(jìn)一步的研究證明，當(dāng)面對(duì)比其腿長(zhǎng)十倍的障礙物時(shí)，這種具有可變形軟腿的機(jī)器人能夠抬起身體的一端，形成高達(dá)90度的角度，并且輕易地越過障礙。此外，研究人員通過增加施加的電磁頻率，可以提高機(jī)器人的運(yùn)送速度。

研究人員說，機(jī)器人也顯示出“非凡”的負(fù)載能力。

“這種超強(qiáng)的承載能力、高效的運(yùn)動(dòng)能力和良好的越障能力使得它非常適合在惡劣環(huán)境下應(yīng)用，例如通過消化系統(tǒng)將藥物輸送到指定地點(diǎn)，或者進(jìn)行醫(yī)療檢查?！癝henYajing表示。

在實(shí)施進(jìn)一步的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和最終的人體實(shí)驗(yàn)之前，研究團(tuán)隊(duì)需要在三個(gè)方面進(jìn)一步完善，即尋找可生物降解的材料、研究新的形狀以及增加額外的特征。

ShenYajing補(bǔ)充道：“我們希望在未來兩到三年內(nèi)制造出一個(gè)可生物降解的機(jī)器人，這樣在完成藥物輸送任務(wù)后，機(jī)器人就會(huì)自然分解。”