微型機(jī)器人可以給我們帶來什么好處

微型機(jī)器人（micro robot）是典型的微機(jī)電系統(tǒng)。世界各國已經(jīng)在微型機(jī)器人的研究方面取得了不少成果。微型機(jī)器人的體形很小，和蜻蜓或蒼蠅一樣大，有的甚至更小，小到我們看不見它們。近日，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所科研團(tuán)隊(duì)在微型機(jī)器人及微操作領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以2D to 3D Manipulation and Assembly of Microstructures Using Optothermally Generated Surface Bubble Microrobots 為題發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊Small。

目前開發(fā)的微型機(jī)器人有以下三大類：

（1）固定型微型機(jī)器人。其外觀像石頭、樹木、花草，裝有各種微型傳感器，可以探測出人體的紅外輻射、行走時(shí)的地面振動(dòng)、金屬物體移動(dòng)造成的磁場變化等，并將信號傳送到中央指揮部，指揮部可控制防御區(qū)內(nèi)的武器自動(dòng)發(fā)起攻擊。

（2）機(jī)動(dòng)式的微型機(jī)器人。它們裝備有太陽能電池板和計(jì)算機(jī)，可以按照預(yù)定程序機(jī)動(dòng)進(jìn)入敵人陣地與敵人同歸于盡。

（3）生物型微型機(jī)器人。研究將微型傳感器安裝到動(dòng)物或昆蟲身上，構(gòu)成微型生物機(jī)器人，使其進(jìn)人人類無法到達(dá)的地方，執(zhí)行戰(zhàn)斗或偵察任務(wù)。

工程技術(shù)與生命科學(xué)相結(jié)合已成為科技創(chuàng)新的前沿方向之一，將載有細(xì)胞的微凝膠結(jié)構(gòu)排列、組裝成特定的構(gòu)型并培養(yǎng)成具有特定生物功能的組織結(jié)構(gòu)，對于藥物研發(fā)、生物傳感以及類生命機(jī)器人研究等方面具有重要的意義。然而，微結(jié)構(gòu)的操作和組裝，特別是三維姿態(tài)的控制和復(fù)雜構(gòu)型的裝配，依然面臨著諸多挑戰(zhàn)。

沈陽自動(dòng)化所微納米課題組針對上述問題利用液體環(huán)境中的氣泡作為微型機(jī)器人，對微結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維操作和組裝?？蒲腥藛T研究了光熱效應(yīng)產(chǎn)生和控制氣泡的方法，利用氣泡微型機(jī)器人對水凝膠微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多種操作，包括二維移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和三維翻轉(zhuǎn)等，實(shí)現(xiàn)了對微結(jié)構(gòu)的三維姿態(tài)控制。綜合上述操作方法，通過氣泡微型機(jī)器人可將多個(gè)微模塊組裝成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，為微結(jié)構(gòu)的操作及裝配、體外構(gòu)建生物組織結(jié)構(gòu)提供了新的解決方案。

應(yīng)用領(lǐng)域：

1.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。

2.精密制造業(yè)的加工，用它制造存儲量更大的電腦存儲芯片，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。

3.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。

4.攜帶攝像機(jī)和微型光纖，進(jìn)人人類無法到達(dá)的地方去察環(huán)境，存儲或傳輸圖像。當(dāng)?shù)叵?u>電纜斷了以后，讓數(shù)萬個(gè)微型機(jī)器人沿著電纜爬行，爬到斷頭時(shí)，便讓“雙手”搭在前端斷頭上，于是微型機(jī)器人便成為連接導(dǎo)線，永久留在電纜上。

5.清潔、修理空間望遠(yuǎn)鏡，檢查宇宙飛船熱屏蔽罩，給飛機(jī)機(jī)罩除冰。如果將大量的飛行微型機(jī)器人部署在其他星球上，機(jī)器人則可以發(fā)回各種所需的信息。

來源：沈陽自動(dòng)化研究所