沈陽自動(dòng)化所微型機(jī)器人研究獲進(jìn)展

超疏水微型機(jī)器人可以在外界刺激下在水面上高效游動(dòng)，圍繞這一現(xiàn)象科學(xué)家展開研究，探索這一特性在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，例如細(xì)胞操作、凈化水源等。然而，目前大部分對(duì)于超疏水微型機(jī)器人的研究均是圍繞單一刺激的驅(qū)動(dòng)模式，使得超疏水微型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和功能在復(fù)雜的水環(huán)境中受到限制。


針對(duì)這一問題，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所微納米課題組科研團(tuán)隊(duì)開展了創(chuàng)新性研究，利用模板輔助法研發(fā)出多刺激響應(yīng)超疏水微型機(jī)器人，其中超疏水的作用減少了水對(duì)微型機(jī)器人的阻礙。該微型機(jī)器人內(nèi)部具有感知紅外光和磁場(chǎng)的單元，可以儲(chǔ)存化學(xué)試劑，使其可在光場(chǎng)、磁場(chǎng)等（即多場(chǎng)驅(qū)動(dòng)）的控制下在水面快速游動(dòng)。基于微型機(jī)器人的多刺激響應(yīng)特性，在多場(chǎng)聯(lián)合控制下，微型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了協(xié)同配合操作。相關(guān)研究成果以Multistimuli-Responsive Hydroplaning Superhydrophobic Microrobots with Programmable Motion and Multifunctional Applications為題，發(fā)表在ACS Nano上。

該研究對(duì)微型機(jī)器人的穩(wěn)定性和環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，機(jī)器人在水面上可以實(shí)現(xiàn)預(yù)編程的軌跡運(yùn)動(dòng)，尤其是在化學(xué)試劑的作用和磁場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)了不同軌跡的運(yùn)動(dòng)。科研人員進(jìn)一步探索了在多場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的可能性。研究表明，在光場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下，多個(gè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了協(xié)同配合操作，可以?shī)A取大于自身尺寸較多的結(jié)構(gòu)塊。隨著制備工藝的提升，微型機(jī)器人的尺寸有望進(jìn)一步縮小，在細(xì)胞操作、生物組織構(gòu)建等領(lǐng)域頗具應(yīng)用前景。


微納米機(jī)器人課題組始終致力于小尺寸機(jī)器人研究，針對(duì)毫米級(jí)、微米級(jí)、納米級(jí)機(jī)器人開展了系列研究，在磁驅(qū)動(dòng)毫米機(jī)器人、光驅(qū)動(dòng)毫米機(jī)器人、熱驅(qū)動(dòng)毫米機(jī)器人、氣泡微米機(jī)器人、細(xì)胞微米機(jī)器人、混合驅(qū)動(dòng)納米機(jī)器人等方面取得了系列成果。

研究工作得到中科院“青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金、機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等的支持。