新型微型机器人集群利用漩涡提起自身4.5万倍重量的物体

研究表明，磁性微型机器人集群能够通过产生强大的流体力，操纵远大于自身的物体。

研究人员已经能够指挥磁性微型机器人集群，在不进行任何物理接触的情况下，操纵、旋转并组装物体。
这项研究由马克斯·普朗克智能系统研究所、密歇根大学和康奈尔大学的研究人员领导完成。

这些直径300微米的机器人并非依靠物理接触，而是利用流体扭矩——在周围液体中产生受控的漩涡——来对更大的物体施加力。

通过使用磁场，这些机器人集群能够产生受控的液流，从而在不进行物理接触的情况下，旋转齿轮、组装结构并运输材料。

这些发现可能会为微制造和医学领域带来重大进展，在这些领域中，处理脆弱部件至关重要。

"流体动力拖曳一直是实现微型机器人集群多样化行为的重要机制，但在这里，我们利用这些相同的流体介导相互作用来远程控制物体，"该研究的作者之一、来自密歇根大学的史蒂文·塞隆解释道。

利用流体扭矩

每个微型机器人的宽度仅为300微米——大约相当于一粒盐的大小。当暴露在外部磁场中时，这些微小的圆柱体开始旋转。当它们旋转时，会在周围的液体中产生微小的漩涡。

当这些机器人聚集在一起形成"集群"时，它们各自产生的液流会合并成一种被称为"流体扭矩"的强大力量。

"流体扭矩提供了一种全新的方式来操纵仅几毫米大小的精密物体，"该研究的主要作者之一、马克斯·普朗克智能系统研究所物理智能系的博士后研究员高拉夫·加尔迪表示。

这种集群不依赖于直接的物理推或拉，而是利用流体力来执行微米级的高精度机械任务。

根据这项研究，这种"非接触"机制使得微型机器人能够利用流体运动来旋转齿轮、运输结构以及组装比它们自身大许多倍的复杂结构。

研究人员只需调整机器人的数量、它们的旋转速度或它们的空间排列，就能改变物体旋转的方向和速度。

在医学领域的应用

在一项实验中，该集群成功旋转了一个重量超过单个机器人质量45000倍的3D物体。

"这令人无比兴奋，因为它开辟了一条在小尺度上进行远程操控的新途径，我们可以利用微型机器人周围的环境来为我们所用，"塞隆在新闻稿中补充道。

除了简单的操纵之外，这些微型机器人集群还表现出适应性集体行为，可以在原地旋转和沿表面"爬行"之间切换。

这些涌现出的模式使得集群能够根据特定任务或环境，自主地重新组织和调整其策略。

有趣的是，未来的技术或许能够自主组装微型电子产品，或者在人体内导航以运输生物样本并执行非侵入性的医疗程序。

在不久的将来，这些微型机器人集群可以通过在血液中导航来清除动脉堵塞，或在体内直接组装医疗植入物，从而为内科医学提供帮助。

将敏感的药物有效载荷运输到特定器官的能力，能够确保靶向治疗，同时保护周围的健康细胞免受损伤。

该研究发表在《科学进展》期刊上。

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