想不到,小泡沫竟然可以给微机器人传递能量

2016-12-09 09:30:00 作者:安泰 分类 : 人工智能

  开发用于生物医学应用的无线微型机器人需要小型“电机”的支持,这个小型“电机”可以通过生物介质无线供电。虽然磁场也可以为微型机器人无线充电,但是它们是有局限性的。因为所有的电动装置(控制运动的部件)在相同的磁场下仅仅遵循一样的运动。为了解决磁致动的内在限制,一组研究人员开发了一种使用小泡沫为生物医学应用微机器人提供能量的方法。

  对于生物医学应用的无线控制微型机器人来说,一直需要一个可以穿过生物介质来无线驱动的小型“马达”。当然,电磁场是可以用来无线驱动微型马达的,但是它无法有选择地提供能量,因为所有的马达传动装置都处在同一强度的电磁场下,进行着相同的运动。为了解决电磁场驱动的先天不足,一个德国的研究团队找出了一个利用微型泡沫来为生物应用微型机器人提供点对点能量供给的方案

  在这周 AIP 发行的《应用物理快报》中,其团队介绍了这项新研究,现在看来这项技术在许多方面都超越了行业现有科技。

  德国马普研究所,智能系统部门的研究员 TianQiu 说到:“首先,通过应用不同频率的超声波,不同的传动装置可以分别被驱动;其次,传动装置不需要搭载电磁原件,使得它们可以变得更小,更轻,更快;再者,驱动范围可以精确到亚毫米级别”。

  科研团队在研发过程中遇到了许多惊喜。通常对于一个特殊材料来说,比如磁铁或者压电性材料,都是马达驱动装置的必备材料。而在这项技术中,他们使用了市面上常见的聚合物来抓住气泡,然后通过气泡中空气和液体间的交界面来将超声波能量转化为机械运动。

  Qiu提到:“我们找到了一个很薄的表面(30到120 微米的有效厚度)以及可以通过超声波提供驱动力的适当拓扑图形,成千的微型泡沫聚集在一起可以推动设备进行毫米级的运动”。“项目中对于整个结构和原材料的简化对我们来说是一个没有想到的惊喜。”

  这个团队现在已经开始着眼于新一轮的微型驱动器升级与开发。

  “我们下一个目标就是提高作用面积的驱动力,将驱动装置融合到有效的生物装置当中,并且在生物环境中进行测试,包括活体生物。”Qiu继续说道。

  利用微型装置表面转化为驱动力的研发与应用,为那些在流体环境下通过低强度超声波来驱动的微型设备开启了更多的可能性。那些功能化的设备表面可以成为取来即用的无线驱动装置,为微型生物装置提供动能,应用于像游动内窥镜这类装置当中。

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