液滴遇上柔性電子 讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“72變”
《西游記》中孫悟空“72變”化身小蟲(chóng),鉆到妖怪肚子里大顯身手的故事,表現(xiàn)了古人對(duì)于微觀世界的大膽創(chuàng)想。近日,天津大學(xué)精儀學(xué)院黃顯教授團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)全球首個(gè)液態(tài)全柔性智能機(jī)器人,能“72變”的“血管醫(yī)生”讓神話成為現(xiàn)實(shí)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國(guó)際工程和自然科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《尖端科學(xué)》,并得到國(guó)家自然科學(xué)基金和天津自然科學(xué)基金等支持。 基于液滴和柔性電子技術(shù)的液態(tài)全柔性智能機(jī)器人結(jié)構(gòu)構(gòu)成 天津大學(xué)供圖 目前軟體機(jī)器人存在“硬傷” 如今機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,有一類(lèi)機(jī)器人可以根據(jù)所處的地理環(huán)境,自由改變其結(jié)構(gòu)和外觀,具有運(yùn)動(dòng)能力、變形能力和傳感測(cè)量能力,這類(lèi)機(jī)器人被稱為無(wú)定形軟體機(jī)器人。 “這類(lèi)機(jī)器人是基于柔性電子器件所具有的超薄、柔性、可延展的類(lèi)皮膚特性,利用柔性電子技術(shù)研發(fā)的微型軟體機(jī)器人,不僅可以反復(fù)改變形狀,還實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)、抓取、運(yùn)輸和觸覺(jué)感應(yīng)等功能!秉S顯教授團(tuán)隊(duì)成員、博士研究生周明行介紹,其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和安全領(lǐng)域有著自己獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,無(wú)定形軟體機(jī)器人在可控藥物釋放以及植入式醫(yī)療機(jī)器人等方面有著巨大的潛力,微型軟體機(jī)器人可以通過(guò)注射方式隨血液進(jìn)入血管,借助傳感元件和包載藥物,對(duì)血液和血管進(jìn)行測(cè)量,實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)可控藥物釋放等功能。在安全領(lǐng)域,無(wú)定形軟體機(jī)器人能進(jìn)入人類(lèi)無(wú)法進(jìn)入或者危險(xiǎn)的環(huán)境,并對(duì)環(huán)境中的物理、化學(xué)和生物等信號(hào)進(jìn)行檢測(cè),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),在排險(xiǎn)、探傷、偵查、軍事安全領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。 “不過(guò)現(xiàn)階段,已有的或者在研的軟體機(jī)器人依然存在著一些‘硬傷’!敝苊餍薪忉專@是因?yàn),目前柔性電子器件主要貼附于或者集成在有機(jī)體、機(jī)器和電子產(chǎn)品上工作,依附物往往位置固定,活動(dòng)范圍受限。部分軟體機(jī)器人雖然可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、抓取、運(yùn)輸和觸覺(jué)感應(yīng)等功能,但這些功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于傳統(tǒng)的剛性傳感元件和電路,還沒(méi)有做到機(jī)體和功能電路的全柔性構(gòu)造,嚴(yán)重阻礙了性能的實(shí)現(xiàn),比如普通軟體機(jī)器人無(wú)法進(jìn)入或者通過(guò)狹窄的血管、縫隙。這就需要全柔性、無(wú)固定形態(tài),像液體一樣的機(jī)器人出現(xiàn),來(lái)滿足這種需求。 “智能液滴”有望成為血管醫(yī)生 怎么才能制成全柔性的機(jī)器人呢?黃顯團(tuán)隊(duì)受自然界水母、輪蟲(chóng)等腔腸動(dòng)物和浮游生物的啟發(fā),利用液滴的柔軟無(wú)定形特性和柔性電子器件的超薄柔軟特性,構(gòu)建了一種全新的“智能液滴”——液態(tài)全柔性智能機(jī)器人,首次實(shí)現(xiàn)了軟體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)載體和功能測(cè)量器件的全柔性化和可編程控制。 |