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小批量生产的机器人可以根据环境进行集体组织

手机 2021-08-21 18:01:53

科学家已经证明,单个“物种”的微型机器人可以作为一个群体转化为各种形式,并组织起来在不同的环境中执行各种任务。与蚂蚁和鱼等已知具有协同工作能力的生物物种不同,机器人不依赖感觉功能和交流。研究人员必须使用外部磁场或电场来控制它们。

但即使如此,它们仍然具有足够的通用性和多任务处理能力,这表明它们有朝一日可以用于细胞或分子水平的体内诊断或生物医学治疗。

该研究由哈尔滨工业大学机器人与系统国家重点实验室牵头,并在《科学机器人》杂志上发表。

小机器人的巨大进步变得越来越快。例如,本月早些时候,美国研究人员描述了他们如何利用从半导体行业借来的纳米技术,在短短几周内制造出数百万件产品。

然而,正如谢和他的同事在他们的论文中指出的,“将驱动和传感功能集成到微纳米尺度的机器人中仍然是一个挑战”,并且你需要他们中的许多人一起工作才能实际使用,例如在人体中。

在他们最近的工作中,他们可以通过调整每个微型机器人的运动来编程机器人群体中的可切换变换行为。通过调整旋转磁场的频率和方向,每个微型机器人-花生状赤铁矿颗粒-呈现振荡,滚动,翻滚和旋转运动。

根据个人运动的类型,机器人作为一个群体自组织成不同形式的液体(均匀分布的机器人模式)、链条(机器人连接短途和长途旅行的机器人)、丝带(机器人长途旅行)和漩涡(机器人的圆形人群)。

研究人员还可以通过调整施加的磁场来改变人口的速度和方向。

微型机器人通过在建筑之间切换来集体完成各种任务;例如,用一条“链条”形成一条穿过狭窄通道的通道,然后“漩涡”提升重物。

谢先生和他的同事说,他们的研究成果支持并证明了通过程序化的外部刺激控制各种合成和活性物质的想法,“从而增加了通过活性物质模拟生命系统的可能性”。

他们写道:“此外,还研究了控制不平衡胶体系统动力学的物理机制,这有助于更好地理解主动系统中的协同机制和自组织现象。”

“这为生物医学应用提供了潜在的解决方案,例如成像和靶向给药。

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