小于0.1 mm的機器人誕生

楊蓉

近日有國外媒體發表了一項機器人最新成果：使機器人移動的重要部件———致動器研究出現突破，科學家由此創造了“專為行走而生”、數量超過100萬個的微型四腳機器人大軍。這一成果得益于這類與現有硅電子器件兼容的新型致動器的發展，這也是迄今已知首批尺寸小于0.1 mm的機器人。

將電子器件微型化，以致最終生產細胞大小的機器人，一直是工程師們追求的目標。微型機器人屬于典型的微機電系統，其發展依賴于微加工、微傳感、微驅動和微結構等方面。而致動器的定義，是指通過電、光信號，直接或間接控制機械結構，使之發生變形或移動等。一直以來，由于缺乏合適的微米級致動器系統，微型機器人技術的進一步發展受到限制。

美國賓夕法尼亞大學研究人員馬克·密斯金及其同事，此次研發了一類新型電化學致動器，克服了這一瓶頸。這些致動器構成了機器人的腿，使得機器人尺寸小于0.1 mm（約為人的頭發寬度），當受到激光刺激時，就會彎曲產生行走動作。

實驗中，研究團隊在一塊4英寸的硅片上，制造了超過100萬個行走機器人，這些機器人由板載硅太陽能電池驅動。研究團隊認為，這些是已知的第一個尺寸小于0.1 mm的機器人，其中板載電子裝置用于控制驅動。它們很堅固，能在高酸性環境和超過200開爾文的溫度變化中生存下來，并且可以通過皮下針頭注射，為探索生物環境內的應用帶來了可能。

在該研究隨附的新聞與觀點文章中，美國麻省理工學院科學家邁克爾·斯塔諾表示，雖然這些機器人目前功能有限，譬如說他們比其他游泳型機器人稍慢，也不能感知環境及缺乏綜合控制，但最有價值的是它們與現有硅技術的兼容，正是這一兼容性，讓其在不久的未來很快就能夠開發更多實用性功能。

目前世界范圍內微型機器人的研究已有不少進展，一些“專注于”運動型的機器人可以做到與昆蟲一般大小，但對工程師們來說，還是希望他們能小到肉眼幾乎要看不到的程度。這就需要微致動器的先行發展，首先體積要足夠小，其次能驅動微型結構產生運動，最后還要平衡整體結構，不能在運動的同時發生偏移。常見的輪式和履帶式行走機器人顯然容易得多，但對于邁“腿”走路的機器人，尤其是想要克服不平坦的地面，要求就非常高了。而結合了“微型”與“行走”，正是此次工程師們取得成果的關鍵。