超微型智能机器人问世 体积仅蚂蚁脚长1/4

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人们时常在科幻电影中看到纳米机器人,但现实的科技跟科幻还有着一定距离。不过,最近康纳尔大学研发出一种长度只有小蚂蚁的脚长(1毫米)的四分之一的微型机器人,可执行较为复杂的指令和工作。

美国康奈尔大学(Cornell University)的一个研究团队9月21日在《科学》杂志上发表这个新的微型机器人研制报告。这种机器人体长在100微米(μm)到250微米之间,宽度只有两根头发丝那么粗。其中“大脑”部分是一块含有金属氧化物半导体(CMOS)微电子系统,内含一个专用的IC晶片,里面由一千个晶体管、一组二极管及电阻和电容组成,并使用硅光伏(PV)系统,让它能以光作为供电来源。

报告中提到,虽然以前研制出的微型机器人可以爬行、游泳、行走和折叠,但它们像是提线木偶一般,需要有“绳子”来操控。为了让它们产生运动,需要用电线提供电力。而这款刚研制出的微型机器人则不需要“绳子”。

集成的CMOS电路能够产生信号,该信号产生一系列相移的方波频率,藉由其方波频率设定机器人的步态(走路频率)。另外,微型机器人的脚采用铂金属薄层(7纳米左右)制成,上面还覆盖了一层钛金属薄(2纳米左右)。

这款机器人同时采用模块化制作,方便未来能够创建有更复杂功能的新一代微型机器人。康乃尔团队产出的机器人总体良率为50%,制作工艺包括13层光刻、12次蚀刻和11次的沉积,以及采用10种不同材料,高度只有15微米。

这款微型机器人又称作“蚂蚁微型机器人”(Antbots)。它模仿蚂蚁的三脚架步移动方式走路,即一侧的两只脚和另一侧的一只脚进行移动,且能够以每秒12微米的平均速度前行,瞬间的移动速度可达每秒50微米。

除此之外,研究团队还利用CMOS电子设备构建了另外一种微型机器“狗”。该机器狗使用约1,500个晶体,除了先前的电路组件之外,还加了光接收器、解码器和命令检查器,同时使用自制的Python脚本,对其发出命令。

这些机器狗人大约能够执行200种不同的简单命令,且可以透过光学(光照)的方式对其下达加速的指令,并改变它的步伐速度。

报告中还提到,新一代机器人为未来微型机器人的发展奠定了基础,可广泛用于医学治疗,包括追踪细菌、感应化学物质、投递标靶药物、破坏污染物、进行显微的外科手术,去除血管中的血块,或者身体上的癌细胞等。

该研究团队的电气和电脑工程副教授柯恩(Itai Cohen)对康奈尔大学的《康奈尔纪事周刊》(Cornell Chronicle)表示,“最终,我们能够向机器人发出指令,而机器人会告知我们关于它所处的环境状况,从而形成一种双向的讯息沟通。”

此外,该项目的主要研究人员雷诺兹(Michael Reynolds)博士表示,“它们具有高度的可编程性,不仅集成了执行器,还集成了感应器,是真正复杂且功能强大的微型机器人。”

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