纳米机器人领域新突破，日本研发可由 DNA 控制变形的微型机器人
前沿技术
|
2017-07-29
装电池影响微型机器人的灵活度，哈佛大学研究员想出了「无线充电」这个方法
说不定在不久的将来，这个小东西就是你的「手术医生」哦。
日本传统折纸技艺将普通纸张通过翻折等手法形成各式各样的立体形状，受到这一原理启发的折叠机器人已成为目前机器人设计的一个前沿方向。不过，在薄如纸张的机器人躯壳上搭载稍沉重些的电池和电线元器件，难免会限制机器人的灵活度。
哈佛大学威斯（Wyss）康星生物启发工程研究所与该大学的工程与应用科学学院研究人员共同研发了一款不带电池的折叠机器人，它主要通过外部的无线电磁场来获得动力。
该折叠机器人外形轻��，电路已经埋伏在由记忆合金（SMA）金属制成的线圈中。这些附着在机器人身躯上的 SMA 起到了控制机器人运动的作用。就像人的肌肉一样，折叠机器人能够收缩和放松。当电流通过电路给线圈加热时，它们会受热而发生伸缩，当电流中断时候，SMA 线圈则被铰链拉伸回来。
至于供电部分，则是利用外置的无线充电线圈产生的磁共振效应为机器人产生电流，这一无线充电的技术同样能用在手机以及其他小型电子设备的充电中。
为了精准的控制机器人收缩运动，该研究团队在每个线圈单元中均设置了一个谐振器，经过调制后，这些谐振器只会对特定电磁频率产生反应。通过改变外部线圈产生的磁场频率，他们能够独立控制每个线圈的收缩，使得机器人能够进行不同幅度的运动。
该项目的负责人、Wyss 研究所和 SEAS 的博士后研究员 Mustafa Boyvat 进一步表示，该机器人不仅能够重复做伸缩运动，还能通过人为控制而实现更复杂的动作。为展示这一效果，该团队采用同样的材质制作了一个小型的机械手臂，通过电路的激活，该小型机械手臂能够左右弯曲并夹取棉花等微小物品。
如何将电池放置在一个小型机器人身上，这是所有做相关研究的团队都要面临的一大难题。该团队利用创新性的方法——脱离式的供电方式，使得机器人本身并不需要携带电池。
「现今的大部分医疗设备因电池而尺寸受到限制，而这些远程供电的折叠机器人则可以突破这一障碍，将有可能在微创手术等方面提供很大帮助，例如取代手术上让患者难受的内窥镜，在被患者服下后，这个可移动的微型机器人可执行观察等简单任务。」哈佛医学院血管生物学教授唐纳德·英伯格（Donald Ingber）这样说道。
