网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

以毫米之躯揽洪荒之力!微型机器人:港城大港中文登Science子刊

0
分享至

“无绳化、小型化”已成现如今机器人系统进化的主旋律,但一道物理“魔咒”始终横亘在前——尺度效应(Scaling effect)!当机器人尺寸被缩小,其物理输出竟会指数级暴跌。

这意味什么?指甲盖大小的微型机器人,捏碎蛋壳都成奢望。

更残酷的是,现有的无线微型机器人连走路都挑环境!它们只能在气/液介质中如鱼得水,一旦遭遇真实世界的复杂环境却原形毕露:高阻、高摩擦的多相介质,让微型机器人寸步难行!

近日《Science Advances》发布的重磅研究成果给出了解决方案,小小身材的机器人也能“重拳出击”。



这个名为【RoboIMP】的冲击驱动磁控微型机器人由香港城市大学张甲晨和香港中文大学张立团队合作研发。它仅指头大小,却能持续爆发超过3牛顿冲击力,一举打破磁驱机器人的理论力量极限!

更神奇的是,它通过“振荡流化”策略将环境阻力直降13倍,首次实现微型机器人在固液混合物(如食糜)和颗粒介质(如沙土)中的自由穿行!



01.

泥潭困局?机器人的一记“磁力重拳”!

传统微型机器人在高阻力介质中举步维艰,这一困境揭示了摆在微型机器人系统面前的两座大山:

1.缺乏可持续性的强力输出:传统磁驱机器人力量随尺寸立方级衰减(L³),现有技术靠化学爆炸或相变材料短暂爆发,但均无法重复。

2.缺乏减小环境阻力的运动策略:仅有蛮力是不够的,机器人陷入沙土时,全身被死死“锁住”怎么办?

“小恶魔”RoboIMP有自己的破局之道:

1.往复冲击结构:内置两颗球形磁铁(PM1、PM2)上演“磁力拔河”。主动磁铁PM1在旋转磁场PM0的驱动下反复撞击外壳,将磁势能转化为瞬时冲击动量。强力输出搭配可调整撞击频率!

2.延时器黑科技:独创弹簧-磁铁缓冲模块,精准控制撞击时机,让冲击力暴增50%,峰值突破3.26牛顿。

3.计算机辅助远程操作:全程无线操控,纯靠外部磁场供能,控制源至机器人的驱动距离达60毫米,抵近生物腹腔距离。

在单位体积下,RoboIMP的力量超传统无线机器人百倍,直接冲破磁驱机器人的理论极限!令人惊叹的是,如此强力输出还是持续、可逆的。





02.

阻力太大?先给周围介质“松土”!

别以为仅仅只有“大力出奇迹”,RoboIMP的另一个核心杀招是“四两拨千斤”的“流化介质”运动策略。

在真实的应用场景中,机器人面对的是更加复杂的介质环境,例如机械腔道中的污垢和堵塞,工业管道中的颗粒堆积层,消化道中的食糜与消化残渣等。这些环境由多种形态的物质构成,形成高阻、高摩擦的多相介质,让现有的无线微型机器人寸步难行!

RoboIMP另辟蹊径,当机器人在介质中行进时,通过往复振荡与轴向旋转的复合运动。持续扰动周边颗粒物质,使原本致密固结的沙土瞬间转变为动态液化态。实验证实该技术可令环境阻力骤降13倍,成功将坚硬颗粒介质转化为类液体“可游动”环境。

这一机制深度借鉴了沙鱼蜥在流沙中的穿行智慧,标志着无线微型机器人首次掌握介质流化能力,为穿越固液混合介质等工业与医疗场景带来突破性进展。





03.

“小恶魔”擅长上天遁地

在玉米糊、玻璃珠、沙粒乃至大豆粉等多种高阻介质实验中,RoboIMP均展现出卓越的导航稳定性。

面对玉米糊这类固液混合物,机器人通过冲击-振荡耦合作用在粘稠介质中撕开通道,实现持续突破;

而在玻璃珠/沙粒/大豆粉等颗粒环境中,其旋转-振荡复合运动巧妙松动周边颗粒,构筑出动态低阻腔体——原本致密包裹的介质瞬间趋近高密度摩擦流体,前进阻力呈数量级下降。

这种跨介质自适应能力,标志着机器人真正掌握了在极端异质环境中的自主破障智慧。



即使在垂直向上和90°弯头结构中,机器人依然保持稳定导航。对比数据令人惊讶,与其他有线的机器人相比,无缆的RoboIMP在颗粒介质中表现出更为突出的运动效率,其挖掘效率与自然界的穴居动物(如剃刀蛤)旗鼓相当。



04.

实战验证:从清管道到闯肠道

在复杂管道系统实验中,RoboIMP穿越玻璃珠颗粒层、玉米糊固液混合物以及血液环境,并成功完成转弯、垂直攀爬、障碍突破与货物运输任务。



在生物医学验证中,研究团队将内窥成像模块集成于RoboIMP,于离体猪小肠模型内展开测试。实验证明,小恶魔机器人可以搭载内镜模块深入肠道模型,在人工食糜中灵活导航。



面对食糜附着的复杂肠壁环境,机器人通过高频原地振荡有效剥离局部覆盖物,成功获取无遮挡高清组织影像。

这种原位清洁成像能力,为未来实现精准诊疗以及灵活消化道内镜开辟了新路径——在肠道清洁(流质泻药等)不充分的情况下进行有效的肠镜检查。

05.

未来:微型机器人的力量革命

RoboIMP的诞生,彻底打破了微型机器人只能待在“舒适圈”的困境。当洪荒之力从机器人微小身躯中迸发时,我们见证的不仅是技术胜利——更是人类对物理法则的重大突破。

这项突破首次证明:无线微型机器人完全可以在复杂多相介质中实现持续、高效、可控运动。



未来应用版图正加速展开——从工业管道智能巡检、地质沉积物勘测,到体内精准诊疗系统,随着无线成像与通信模块的深度集成,这些微型智能体将在人类难以抵达的极端环境中,实现真正意义上的自主作业。

论文链接:www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea7188

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
3月3日人民币对美元中间价调升148个基点

3月3日人民币对美元中间价调升148个基点

证券时报
2026-03-03 09:31:33
苦走10年投资路,李斌热泪盈眶:今天,我们终于赢了!

苦走10年投资路,李斌热泪盈眶:今天,我们终于赢了!

少数派报告Report
2026-01-12 17:41:03
突发!韩国股市暴跌触发熔断机制

突发!韩国股市暴跌触发熔断机制

都市快报橙柿互动
2026-03-03 11:42:05
再见开拓者!22.7分5.6篮板新星被裁!杨瀚森呀杨瀚森!说你啥呢

再见开拓者!22.7分5.6篮板新星被裁!杨瀚森呀杨瀚森!说你啥呢

现代小青青慕慕
2026-03-03 10:57:39
确诊怪病!勇士中锋倒下!2换1交易成了笑话

确诊怪病!勇士中锋倒下!2换1交易成了笑话

篮球教学论坛
2026-03-03 12:03:21
伊朗已彻底认怂

伊朗已彻底认怂

仰望星空的一粒沙子
2026-03-02 09:55:15
网友询问:哈梅内伊为何不给民主发枪抵抗,评论区炸锅,舆论撕裂

网友询问:哈梅内伊为何不给民主发枪抵抗,评论区炸锅,舆论撕裂

眼光很亮
2026-03-01 16:12:51
菲律宾和广东同为1亿多人口,菲律宾创造3.3万亿,广东是多少?

菲律宾和广东同为1亿多人口,菲律宾创造3.3万亿,广东是多少?

傲傲讲历史
2025-09-27 16:59:25
奇葩!赣州一女子进店蹭网20分钟后找老板强借100元,遭拒后砸店

奇葩!赣州一女子进店蹭网20分钟后找老板强借100元,遭拒后砸店

火山詩话
2026-03-03 09:45:17
特朗普承认与伊朗冲突中伤亡人数或“大幅增加”,民主党猛烈抨击

特朗普承认与伊朗冲突中伤亡人数或“大幅增加”,民主党猛烈抨击

阿芒娱乐说
2026-03-03 11:24:03
伊朗反击太快,只给以2小时,导弹从天而降,以色列民众抱头鼠窜

伊朗反击太快,只给以2小时,导弹从天而降,以色列民众抱头鼠窜

书纪文谭
2026-03-02 17:24:46
伊朗导弹“连过三弹”击中美军基地;特约评论员:“法塔赫”高超音速导弹,落向目标的飞行速度比捕捉目标雷达系统的跟踪速度快

伊朗导弹“连过三弹”击中美军基地;特约评论员:“法塔赫”高超音速导弹,落向目标的飞行速度比捕捉目标雷达系统的跟踪速度快

潇湘晨报
2026-03-03 09:48:13
迪马利亚:不会回归阿根廷队,现在有非常优秀的球员涌现出来

迪马利亚:不会回归阿根廷队,现在有非常优秀的球员涌现出来

懂球帝
2026-03-03 10:04:06
27座基地被炸,美民众要求特朗普下台,苑举正:中国赢得20年时间

27座基地被炸,美民众要求特朗普下台,苑举正:中国赢得20年时间

古史青云啊
2026-03-02 16:56:40
92岁台湾老兵回重庆寻亲,下飞机后却怒斥子女:这不还是台北

92岁台湾老兵回重庆寻亲,下飞机后却怒斥子女:这不还是台北

海佑讲史
2026-02-28 21:19:37
哈梅内伊的继任者们没有显示任何投降迹象,甚至可能更激进

哈梅内伊的继任者们没有显示任何投降迹象,甚至可能更激进

Nee看
2026-03-02 18:16:41
2292 万台 卖爆!中国超高端市场 iPhone 17 一骑绝尘!

2292 万台 卖爆!中国超高端市场 iPhone 17 一骑绝尘!

EETOP半导体社区
2026-03-02 12:16:51
被炸死的内贾德突然现身,特朗普放出了魔鬼

被炸死的内贾德突然现身,特朗普放出了魔鬼

生活魔术专家
2026-03-03 01:37:43
暴走团老人路上训练,交警劝不听,货车司机“不想走那就别走了”

暴走团老人路上训练,交警劝不听,货车司机“不想走那就别走了”

源远讲堂
2025-07-31 18:13:50
特朗普称将很快宣布报复措施

特朗普称将很快宣布报复措施

财联社
2026-03-03 09:19:23
2026-03-03 12:39:00
机器人大讲堂 incentive-icons
机器人大讲堂
立德机器人平台,是一个集媒体品牌、智库咨询、投资孵化、引智招商为一体的机器人垂直领域服务平台
6317文章数 4577关注度
往期回顾 全部

科技要闻

手机AI在MWC上卷出了新高度

头条要闻

美国三架F-15E被击落 美军声明中有个非常奇怪的地方

头条要闻

美国三架F-15E被击落 美军声明中有个非常奇怪的地方

体育要闻

35轮后积分-7,他们遭遇史上最早的降级

娱乐要闻

谢娜霸气护夫:喊话薛之谦给张杰道歉

财经要闻

霍尔木兹海峡近乎停摆 布油直逼80美元

汽车要闻

长安汽车2月销量151922辆 环比逆势增长12.8%

态度原创

教育
艺术
家居
房产
公开课

教育要闻

娃娃秧歌扭起来 非遗传承润童心

艺术要闻

Nihad Aghazada:当代阿塞拜疆画家

家居要闻

万物互联 享科技福祉

房产要闻

方案突然曝光!海口北师大附校,又有书包大盘杀出!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版