毫米级机器人通过磁场控制

新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）的科学家已经开发出毫米级机器人，这些机器人可以通过磁场控制。这些机器人能够执行高机动性和灵活操控，并且可能在生物医学和制造业等领域产生重大影响。

该研究发表在科学期刊Advanced Materials 上，时间是五月。

在现有小型机器人基础上发展

微型机器人是通过将磁性微粒嵌入生物相容性聚合物中创建的，这些材料对人类是无毒的。机器人被编程为，当施加磁场时，它们执行所需的功能。

新技术建立在以前的小型机器人基础上，新增功能包括优化的六个自由度（DoF）的移动能力，即沿三个空间轴的平移运动和旋转运动，或称滚动、俯仰和偏航角。

研究人员已经开发出六个自由度的微型机器人，但新版本可以在第六个自由度上旋转43倍快，前提是它们的方向被精确控制。

https://www.youtube.com/watch?v=jLu7q7ieQek&t=21s

由于在它们的构造中使用了“软”材料，机器人可以复制机械特性。例如，一些可以游泳，而另一些可以抓取、拾取和精确放置微小物体。

来自医学和航空航天工程学院的助理教授Lum Guo Zhan是该研究的首席作者。

根据Lum教授的说法，主要进展在于发现了“难以捉摸”的第三个也是最后一个磁场的主向量。在此之前，施加的磁场仅以两个主向量来定义。

“我的团队试图通过这项工作来揭示具有六个自由度运动的微型机器人的基本工作原理。通过完全理解这些微型机器人的物理学，我们现在可以准确地控制它们的运动。此外，我们提出的制造方法可以使这些机器人磁化，产生51到297倍更大的六个自由度扭矩，比现有的设备更大。因此，我们的发现至关重要，代表着小型机器人技术的重大进步，”Lum助理教授说。

微型机器人的尺寸约为一粒米，所以它们在尝试进入大型机器人难以进入的狭窄和封闭空间时非常有用。这意味着新发展在医学领域尤其有用。

机器人可以通过控制计算机上的程序和操作员远程控制。程序改变由电磁线圈系统产生的磁场的强度和方向。

在医学领域，微型机器人可以到达某些重要器官，如大脑，但在应用于此之前需要进行大量的测试和调整。

研究的共同作者包括机械和航空航天工程学院的博士生Xu Changyu和Yang Zilin。

“除了手术外，我们的机器人在生物医学应用中可能也很有价值，例如组装实验室芯片设备，可以用于临床诊断，将多个实验室过程集成到单个芯片上，”他们说。

测试机器人

研究团队在实验室实验中测试了机器人，并展示了它们的灵活性和速度。

使用一种类似海蜇的机器人，团队控制它在水中游过狭窄的开口屏障。这项实验展示了机器人如何在动态和不确定的环境中克服障碍，这意味着在未来，它们可以用于定向的生物医学应用，例如手术程序。

微型机器人还超过了现有微型机器人的最快旋转速度。

研究团队现在将努力使机器人变得更小，将它们缩小到几百微米的尺寸。他们还希望最终使机器人完全自治。