会交流，懂协作，还可变换“阵型”

　　微型机器人能在毛细血管中送药

　　

 

　　环境响应 与集群操作示意图

　　微游动机器人 群体多模态转化示意图

　　聚集成蚁群状漩涡

　　完成大负载输送

　　形状：呈花生状

　　大小：发丝直径的1/40

　　动态系统

　　涡旋

　　模态

　　长链模态

　　“蚁群”微型机器人

　　长链模态

　　通过狭窄通道

　　横带模态

　　初始位置

　　横带模态

　　可完成大面积同步操作

　　涡旋模态

　　

 

　　看过电影《超能陆战队》的朋友想必会对影片中的两种机器人产生浓厚的兴趣，一是暖萌的“大白”，另一个则是“微型磁力机器人”——它们通过磁力即可互相连接、互相交流，并组合成为任何物体，创造出无数可能。如今，随着科学技术的不断提高，这种“黑科技”已经变成了现实。

　　日前，中国科研人员开发出一种磁性微游动机器人。它们可像“蚁群”一样成千上万地组队协同作业，有望为高效靶向给药和体内成像提供解决方案。

　　研究解读

　　科学家的灵感来自于哪里?

　　自然界中存在着丰富多样的生物自组织系统，表现出高度的群体智慧，可以解决个体无法胜任的复杂问题。比如分工协作的蚁群可构建复杂而精巧的蚁巢、搬运超重猎物，布阵捕食的鲱鱼群可轻松捕获非常警觉的桡足类动物，等等。

　　论文作者之一、哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室谢晖教授说，研究人员受其启发，构建了微游动机器人群体，使其具备快速的环境应变能力和多任务机动功能。

　　微型机器人到底有多小?

　　发表在新一期美国《科学·机器人学》杂志上的这一研究显示，这种呈花生状的磁性机器人长3微米、直径2微米，只有头发丝直径的约四十分之一。由大量这种机器人组成的群体可在旋转磁场的调控下变为长链，在狭长的模拟毛细血管中穿行。

　　机器人之间是怎么交流和协作的?

　　该机器人可成千上万地组队协同作业。谢晖在接受记者采访时说，这些机器人之间通过非常小的作用力交流，形成一个动态系统，就像蚁群用触觉或气味交流一样。

　　研究显示，这些机器人可在旋转磁场的调控下，展现出多种随环境或任务快速响应的模态，其可变形为长链模态，高效穿越狭长的模拟毛细血管，还能够模拟自然界的蚁群(涡旋模态)和鲱鱼捕食阵列(横带模态)，分别完成大负载可控输送与大面积同步集群清理操作。

　　医疗应用

　　直接识别并攻击病变细胞

　　由于这种机器人足够小，可以到达例如毛细血管末端、视网膜等其他手段难以直接治疗的部位。未来，通过体内运动导航，由成千上万个装载药物的微游动机器人组成的群体，可以直达病灶部位，识别并攻击病变细胞，实现高效无副作用治疗。

　　留存在体内监控健康状况

　　微游动机器人还可留存在体内，实现健康状况的在体监控，协助人体免疫系统长期有效维护人类健康，为疾病的早期诊断与治疗提供一种新手段。

　　综合新华社、哈工大报等报道

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