NASA 骚操作,开发微型游泳机器人 “遨游”外星海域
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未来几十年的太空探索将集中在海洋世界——尤其是土卫二、欧罗巴和土卫六。因为它们在数公里冰壳之下的液态海洋是地球以外最有可能孕育生命的地方。为了进入这些水生环境,美国宇航局正在开发和完善许多海洋进入任务概念,包括欧罗巴科学探索地下进入机制 (SESAME) 类热机械钻井机器人,以及更小的独立微型游泳机器人(SWIM)。NASA计划在2024年执行的“欧罗巴快艇”任务中部署这些游泳机器人。
微型机器人可以在原子级水平上工作。例如,外科医生能够遥控微型机器人做毫米级视网膜开刀手术,在眼球运动的条件下,切除弹性视网膜或个别病理细胞,接通切断的神经;在患者体内或血管中穿行,一旦发现癌细胞就立即把它们杀死以及刮去主动脉上堆积的脂肪等;可以将微型机器人胃镜放进胃内对胃进行全面检查。
微型机器人还可以用于精密制造业的加工,用它制造存储量更大的电脑存储芯片,以及加工精度极高的“超平面磨床”等。微型机器人的作业能力达到了分子、原子级水平,已远远超过了艺术家在头发丝上作画的程度了。
应用微型机器人技术,可以使各种各样的航天测量变得更为轻巧,磁带录音机之类的家用电器也会变得更加小巧和多用,电视屏幕可以做得又大又薄,其上各点的光亮度,是直接可以用微型机器人自动控制的。微型机器人也将使机械学发生一场革命。
机器人技术是一门快速发展的高新技术,在许多领域得到了日益广泛的应用,并对人类社会产生着日益重大的影响。微型机器人(Micro-Robotics)是指集成了微型作业工具、各种微小型传感器,具有通用编程能力的小型移动机构,而微机电系统和微驱动器的出现和发展为微型机器人的诞生提供基础。2019年4月,多伦多大学微型机器人实验室在《Science Robotics》刊登了一篇关于3D打印微型机器人的文章。研究人员将磁性元素钕的颗粒嵌入到柔性材料中,并通过3D打印技术设计二十多种不同形状的磁性机器人结构。研究人员使用一对强力的磁铁来翻转机器人特定部位钕的极性,使它们在磁场中发生排斥和吸引作用,并通过紫外线照射将这些磁性粒子锁定在相应的位置。通过特定的编程程序,控制微型机器人不同部位的极性,使其达到爬行、蠕动、翻滚、收缩等运动效果。
5月份的Science Robotics刊登了西北大学的一项研究,这项研究介绍了一款亚毫米级别的多材料陆地机器人。从外形看,这款机器人有8只脚,还有一对钳子,圆圆的身子和螃蟹非常相似,它的灵感确实也是来自一款螃蟹——“窥趾蟹”。这项研究的首席研究员约翰·A·罗杰斯(John A. Rogers)说,他们的工作补充了其他研究毫米级机器人的科学家的工作,例如,蠕虫状结构可以通过带鞭毛的液体介质移动。但据他所知,他们的螃蟹微型机器人是最小的陆地机器人,只有半毫米宽,可以在露天的固体表面行走。
鉴于微型机器人巨大的技术潜力和应用前景,美国国家航空航天局NASA、喷气推进实验室NASA/JPL、和DARPA合作,从1996年起制定出一系列计划,进行空间和军用微型机器人的研究开发。例如,火星漫游微型机器人Sojourner于1997年7月在火星着陆,长60 em,高和宽分别为30 C1TI,自重约为11 kg,装有摄像机和多种传感器等。
此前消息,美国一家中枢神经系统疾病治疗初创 Bionaut Labs 在近日浮出水面,该公司正在开发 毫米级机器人 ,可用其搭载药物,并通过远程控制将机器人引导至患处、卸载药物。目前该技术已在动物体内进行了测试,未来将用于人类疾病的治疗。