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文 | 王穎
“小”似乎成為技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，把眾多硬件和軟件集成到越小的載體上就越能體現(xiàn)技術(shù)能力。
從像磚頭一樣的大哥大到越來(lái)越追求輕巧纖薄的智能手機(jī)，從“大屁股”電視到超薄液晶電視，電視占用的生活空間越來(lái)越小。
近年來(lái)，隨著人口紅利的逐漸消失，各領(lǐng)域都在形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，微型化成了一個(gè)新的趨勢(shì)。
雖然微型機(jī)器人的概念已經(jīng)出現(xiàn)幾十年了，但由于技術(shù)的限制，長(zhǎng)久以來(lái)一直沒(méi)有重點(diǎn)發(fā)展。
這幾年，隨著微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動(dòng)器等技術(shù)能力的發(fā)展，微型機(jī)器人在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)始越來(lái)越受到重視。
我們總結(jié)了一年來(lái)全球研發(fā)微型機(jī)器人的種類和應(yīng)用場(chǎng)景，似乎找到了一些規(guī)律。
從全球最近一年的研究成果來(lái)看，微型機(jī)器人在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域?qū)⒋笥凶鳛椤?/p>
一、微型機(jī)器人正變得更小、更快、更強(qiáng)
還記得《西游記》里孫悟空變成蟲(chóng)子飛進(jìn)妖怪肚子里的情節(jié)么？還認(rèn)為科幻電影里微型追蹤器被植入人體是科技幻想么？
現(xiàn)代科技告訴我們，一切藝術(shù)都源于生活，無(wú)論是神話還是科幻終有一天會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。
最近，瑞士ETH研究所研發(fā)了一種形似千紙鶴的機(jī)器人。這種機(jī)器人的直徑只有幾微米，還可以利用磁場(chǎng)進(jìn)行磁性編程。
千紙鶴機(jī)器人可以在人體血管中移動(dòng)，執(zhí)行殺死癌細(xì)胞的任務(wù)。
微型機(jī)器人的研究似乎進(jìn)入了井噴期，幾乎每個(gè)月都有新機(jī)器人面世。
僅今年下半年，從7月開(kāi)始，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院公布了他們研發(fā)的一種3D打印機(jī)器人，長(zhǎng)度約為2毫米，相當(dāng)于世界上最小螞蟻的大小。
這種“螞蟻”機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度極快，可以在1秒鐘內(nèi)移動(dòng)自身長(zhǎng)度4倍的距離。
今年8月，清華大學(xué)和加州伯克利大學(xué)分校研究人員共同開(kāi)發(fā)的軟體機(jī)器人Red Stars也以超快的行進(jìn)速度引起了熱議。
這種軟體機(jī)器人除了能以每秒20倍身長(zhǎng)的速度移動(dòng)，還有軟體獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，即使被踩扁了也能繼續(xù)移動(dòng)。
而且，比以往的軟體機(jī)器人更勝一籌的方面在于，Red stars的有效載荷是自身重量的6倍，還能承受超過(guò)自身重量100萬(wàn)倍的壓力，被壓扁后還能繼續(xù)爬行。
一個(gè)月后，麻省理工學(xué)院的華人教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種線狀機(jī)器人，可以穿過(guò)人體復(fù)雜的腦血管，治療動(dòng)脈瘤和中風(fēng)等疾病。
線狀機(jī)器人是通過(guò)3D打印技術(shù)制作的，添加了釹鐵磁的鎳鈦合金材料，具有可固定性，能夠使液態(tài)的合金材料形成線狀。
美國(guó)機(jī)器人行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資公司創(chuàng)始人Oliver Mitchell發(fā)表了一篇文章，介紹了一種用于管道檢修的微型機(jī)器人。
除了這些已經(jīng)成型的微型機(jī)器人外，麻省理工學(xué)院還研發(fā)了一種微型可移動(dòng)的電機(jī)。
這種微型電機(jī)如果能應(yīng)用在更廣泛的微型機(jī)器人設(shè)計(jì)中，將可能把微型機(jī)器人組裝變得更有靈活性。
二、3大類微型機(jī)器人應(yīng)用于不同場(chǎng)景
微型機(jī)器人按照應(yīng)用場(chǎng)景的不同可以劃分為3大類，固定安裝在某一地方用于探測(cè)的微型機(jī)器人、可以按照設(shè)計(jì)路線固定移動(dòng)的巡檢微型機(jī)器人和能夠安裝在動(dòng)物或昆蟲(chóng)身上甚至進(jìn)入生物體內(nèi)的微型機(jī)器人。
固定安裝的微型機(jī)器人與監(jiān)控?cái)z像頭的區(qū)別在于體積更小，而且裝有各種微型傳感器，可以探測(cè)出紅外輻射、地面震動(dòng)、磁場(chǎng)變化等。
可移動(dòng)的微型機(jī)器人一般按照預(yù)定的程序設(shè)計(jì)進(jìn)入需要檢查的場(chǎng)地，將動(dòng)態(tài)收集的信息傳回后臺(tái)。
這種微型機(jī)器人與固定安裝的微型機(jī)器人相比，有更強(qiáng)的靈活性，能在更大的范圍執(zhí)行任務(wù)，同時(shí)因?yàn)轶w積小可以做到更好的隱蔽，也不會(huì)形成障礙。
能安裝在生物體或直接進(jìn)入體內(nèi)的微型機(jī)器人是現(xiàn)階段研究的重點(diǎn)。
曾有研發(fā)人員直接在蟑螂身上安裝了神經(jīng)控制器，通過(guò)電線與蟑螂的觸角相連從而控制蟑螂前進(jìn)的方向。
最近深圳先進(jìn)院在微型軟體機(jī)器人的研發(fā)上又取得了新的進(jìn)展，研發(fā)了一種以硅膠為基質(zhì)的軟體薄膜微型機(jī)器人。
這種機(jī)器人可以在粘性液體中游動(dòng)，能避免對(duì)人體器官和組織造成損傷。
三、精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域顯神通
微型機(jī)器人可以進(jìn)入人無(wú)法進(jìn)入的危險(xiǎn)或狹小地方，比如水油管道、救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)甚至生物體內(nèi)。
微型機(jī)器人可用于農(nóng)業(yè)、管道修復(fù)、救災(zāi)和醫(yī)療等領(lǐng)域，場(chǎng)景廣泛。
最早，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）曾希望在軍事領(lǐng)域應(yīng)用微型機(jī)器人，還與美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）制定了一系列計(jì)劃，進(jìn)行軍用微型機(jī)器人的研究。
從最近一段時(shí)間全球的研發(fā)趨勢(shì)來(lái)看，醫(yī)療領(lǐng)域?qū)?huì)成為微型機(jī)器人重要應(yīng)用場(chǎng)景。
隨著醫(yī)療技術(shù)的需求越來(lái)越高，機(jī)器人微型化的不斷發(fā)展，用于醫(yī)療領(lǐng)域的微型機(jī)器人就應(yīng)運(yùn)而生了。
像視網(wǎng)膜開(kāi)刀、血管內(nèi)癌細(xì)胞控制等具有高精度、高技術(shù)要求的醫(yī)療手段，就需要微型機(jī)器人的介入。
機(jī)器人的操作更具穩(wěn)定性，更小的體積也便于進(jìn)入人體器官或血管中，微型機(jī)器人可以將藥物輸送到“病毒區(qū)”，手術(shù)的創(chuàng)傷也相對(duì)較小。
結(jié)語(yǔ)：微型機(jī)器人將引發(fā)機(jī)械學(xué)革命
微型機(jī)器人最大的優(yōu)勢(shì)就是可以進(jìn)入人類無(wú)法到達(dá)的地方，去觀察環(huán)境、監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)、排除故障。
除了醫(yī)療領(lǐng)域，微型機(jī)器人在水油管道中可以進(jìn)行檢修，在救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)可以進(jìn)入一線傳回現(xiàn)場(chǎng)信息。
隨著人工智能的發(fā)展，微型機(jī)器人的概念也將不斷擴(kuò)大，各種微型智能家電也會(huì)變得更加小巧、更具多用性。
微型機(jī)器人將引發(fā)一場(chǎng)機(jī)械學(xué)革命。
