NASA 騷操作，開發(fā)微型游泳機(jī)器人 “遨游”外星海域

未來幾十年的太空探索將集中在海洋世界——尤其是土衛(wèi)二、歐羅巴和土衛(wèi)六。因?yàn)樗鼈冊跀?shù)公里冰殼之下的液態(tài)海洋是地球以外最有可能孕育生命的地方。為了進(jìn)入這些水生環(huán)境，美國宇航局正在開發(fā)和完善許多海洋進(jìn)入任務(wù)概念，包括歐羅巴科學(xué)探索地下進(jìn)入機(jī)制 (SESAME) 類熱機(jī)械鉆井機(jī)器人，以及更小的獨(dú)立微型游泳機(jī)器人(SWIM)。NASA計(jì)劃在2024年執(zhí)行的“歐羅巴快艇”任務(wù)中部署這些游泳機(jī)器人。

微型機(jī)器人可以在原子級水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機(jī)器人做毫米級視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運(yùn)動(dòng)的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個(gè)別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng);在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動(dòng)脈上堆積的脂肪等;可以將微型機(jī)器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對胃進(jìn)行全面檢查。

微型機(jī)器人還可以用于精密制造業(yè)的加工，用它制造存儲(chǔ)量更大的電腦存儲(chǔ)芯片，以及加工精度極高的“超平面磨床”等。微型機(jī)器人的作業(yè)能力達(dá)到了分子、原子級水平，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了藝術(shù)家在頭發(fā)絲上作畫的程度了。

應(yīng)用微型機(jī)器人技術(shù)，可以使各種各樣的航天測量變得更為輕巧，磁帶錄音機(jī)之類的家用電器也會(huì)變得更加小巧和多用，電視屏幕可以做得又大又薄，其上各點(diǎn)的光亮度，是直接可以用微型機(jī)器人自動(dòng)控制的。微型機(jī)器人也將使機(jī)械學(xué)發(fā)生一場革命。

機(jī)器人技術(shù)是一門快速發(fā)展的高新技術(shù)，在許多領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用，并對人類社會(huì)產(chǎn)生著日益重大的影響。微型機(jī)器人(Micro-Robotics)是指集成了微型作業(yè)工具、各種微小型傳感器，具有通用編程能力的小型移動(dòng)機(jī)構(gòu)，而微機(jī)電系統(tǒng)和微驅(qū)動(dòng)器的出現(xiàn)和發(fā)展為微型機(jī)器人的誕生提供基礎(chǔ)。2019年4月，多倫多大學(xué)微型機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室在《Science Robotics》刊登了一篇關(guān)于3D打印微型機(jī)器人的文章。研究人員將磁性元素釹的顆粒嵌入到柔性材料中，并通過3D打印技術(shù)設(shè)計(jì)二十多種不同形狀的磁性機(jī)器人結(jié)構(gòu)。研究人員使用一對強(qiáng)力的磁鐵來翻轉(zhuǎn)機(jī)器人特定部位釹的極性，使它們在磁場中發(fā)生排斥和吸引作用，并通過紫外線照射將這些磁性粒子鎖定在相應(yīng)的位置。通過特定的編程程序，控制微型機(jī)器人不同部位的極性，使其達(dá)到爬行、蠕動(dòng)、翻滾、收縮等運(yùn)動(dòng)效果。

5月份的Science Robotics刊登了西北大學(xué)的一項(xiàng)研究，這項(xiàng)研究介紹了一款亞毫米級別的多材料陸地機(jī)器人。從外形看，這款機(jī)器人有8只腳，還有一對鉗子，圓圓的身子和螃蟹非常相似，它的靈感確實(shí)也是來自一款螃蟹——“窺趾蟹”。這項(xiàng)研究的首席研究員約翰·A·羅杰斯(John A. Rogers)說，他們的工作補(bǔ)充了其他研究毫米級機(jī)器人的科學(xué)家的工作，例如，蠕蟲狀結(jié)構(gòu)可以通過帶鞭毛的液體介質(zhì)移動(dòng)。但據(jù)他所知，他們的螃蟹微型機(jī)器人是最小的陸地機(jī)器人，只有半毫米寬，可以在露天的固體表面行走。

鑒于微型機(jī)器人巨大的技術(shù)潛力和應(yīng)用前景，美國國家航空航天局NASA、噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室NASA/JPL、和DARPA合作，從1996年起制定出一系列計(jì)劃，進(jìn)行空間和軍用微型機(jī)器人的研究開發(fā)。例如，火星漫游微型機(jī)器人Sojourner于1997年7月在火星著陸，長60 em，高和寬分別為30 C1TI，自重約為11 kg，裝有攝像機(jī)和多種傳感器等。

此前消息，美國一家中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療初創(chuàng) Bionaut Labs 在近日浮出水面，該公司正在開發(fā) 毫米級機(jī)器人 ，可用其搭載藥物，并通過遠(yuǎn)程控制將機(jī)器人引導(dǎo)至患處、卸載藥物。目前該技術(shù)已在動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行了測試，未來將用于人類疾病的治療。