完成單體無法執行的任務
集群微型磁力機器人可協同工作
韓國首爾漢陽大學研究團隊開發出一種集群微型磁力機器人,這些小機器能夠像螞蟻一樣協同工作,完成一系列復雜任務,比如搬運遠大於自身的物體。這項研究發表在18日的《設備》期刊上,顯示了這些依靠旋轉磁場運行的微型機器人集群,在面對單個機器人無法解決的挑戰性難題時,可以執行一些復雜的任務,例如為動脈阻塞提供微創治療、精准引導生物等。
團隊對不同組合方式的微型機器人集群進行了測試,觀察它們在不同任務中的表現。結果顯示,高縱橫比配置的組合能爬上超過單個機器人5倍高度的障礙,並逐一跨越這些障礙。
當1000個這樣的微型機器人聚集在一起時,可以在水面形成一個筏子,並能夠包裹住一個比單個機器人重2000倍的藥丸,使得整個群體可以在液體中運輸藥物。而在陸地上,這些微型機器人群也展示了強大的能力,成功搬運了重達單個機器人350倍的貨物,並疏通了類似堵塞血管的管道。此外,通過旋轉和軌道拖拽的方式,研究人員還創建了一個系統,允許機器人群控制小型生物的運動路徑。
團隊從螞蟻身上獲取靈感,學習它們如何協作以填補道路上的空隙或在洪水來臨時組成木筏。這種合作機制提高了機器人面對失敗時的容錯率,即使部分成員未能完成任務,其余成員也會繼續按照編程行動,直到足夠多的成員達成目標。
之前的集群機器人研究大多關注球形機器人,這些機器人通過點接觸聚集在一起。此次研究則採用立方體形狀的微型機器人,由於表面積更大,它們之間的磁場吸引力更強,每個面都可以與其它機器人接觸。每個微型機器人尺寸為600微米,由嵌入鐵磁性釹鐵硼顆粒的環氧樹脂構成,使它們能夠響應磁場並與其它機器人互動。通過旋轉兩個相連磁鐵產生的磁場驅動,這些機器人可以自我組裝。團隊通過調整機器人的磁化角度,實現了不同的組合配置。
這是集群機器人技術的一個重要進步。這些小機器人在未來應用中組合模式之靈活多變,可能遠超你的想象:它不僅代表了微型機器人群體在搬運重物、穿越障礙以及疏通管道等任務上的強大能力,還預示著其在未來醫療領域中的廣泛應用潛力,如動脈阻塞的微創治療、藥物靶向輸送等。這些機器人向人們展現了群體智能與微納米技術結合的巨大潛力。(記者張夢然)
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