韩国首尔汉阳大学研究团队开发出一种集群微型磁力机器人,这些小机器能够像蚂蚁一样协同工作,完成一系列复杂任务,比如搬运远大于自身的物体。这项研究发表在18日的《设备》期刊上,显示了这些依靠旋转磁场运行的微型机器人集群,在面对单个机器人无法解决的挑战性难题时,可以执行一些复杂的任务,例如为动脉阻塞提供微创治疗、精准引导生物等。
团队对不同组合方式的微型机器人集群进行了测试,观察它们在不同任务中的表现。结果显示,高纵横比配置的组合能爬上超过单个机器人5倍高度的障碍,并逐一跨越这些障碍。
当1000个这样的微型机器人聚集在一起时,可以在水面形成一个筏子,并能够包裹住一个比单个机器人重2000倍的药丸,使得整个群体可以在液体中运输药物。而在陆地上,这些微型机器人群也展示了强大的能力,成功搬运了重达单个机器人350倍的货物,并疏通了类似堵塞血管的管道。此外,通过旋转和轨道拖拽的方式,研究人员还创建了一个系统,允许机器人群控制小型生物的运动路径。
团队从蚂蚁身上获取灵感,学习它们如何协作以填补道路上的空隙或在洪水来临时组成木筏。这种合作机制提高了机器人面对失败时的容错率,即使部分成员未能完成任务,其余成员也会继续按照编程行动,直到足够多的成员达成目标。
之前的集群机器人研究大多关注球形机器人,这些机器人通过点接触聚集在一起。此次研究则采用立方体形状的微型机器人,由于表面积更大,它们之间的磁场吸引力更强,每个面都可以与其它机器人接触。每个微型机器人尺寸为600微米,由嵌入铁磁性钕铁硼颗粒的环氧树脂构成,使它们能够响应磁场并与其它机器人互动。通过旋转两个相连磁铁产生的磁场驱动,这些机器人可以自我组装。团队通过调整机器人的磁化角度,实现了不同的组合配置。
这是集群机器人技术的一个重要进步。这些小机器人在未来应用中组合模式之灵活多变,可能远超你的想象:它不仅代表了微型机器人群体在搬运重物、穿越障碍以及疏通管道等任务上的强大能力,还预示着其在未来医疗领域中的广泛应用潜力,如动脉阻塞的微创治疗、药物靶向输送等。这些机器人向人们展现了群体智能与微纳米技术结合的巨大潜力。