康奈尔大学研发出可感知并改变环境温度的微型机器人

机器人集成 54 个带铰链的人造纤毛，纤毛采用可通过电子信号编程的双铰链结构，通过类似船桨的非往复运动推动液体流动。阵列配备两个温度感知电路作为主控和从属单元，可彼此通信并根据温度高低控制纤毛正向或反向泵送液体。

此前的微型机器人直径仅相当于一根头发宽度，已具备自主行走、感知、成像和通信能力。研究团队表示未来版本还可响应光照、pH 值等环境因素，应用于医疗、农业等领域。

全球首个：康奈尔大学研发出可感知并改变环境温度的微型机器人

IT之家 9 月 23 日消息，康奈尔大学（Cornell University）的物理学研究人员开发出一种微型机器人。据研究团队介绍，这些机器人首次具备了感知周围环境温度，并协同做出反应、改变环境温度的能力。 “微小的事物也能产生巨大的影响。”康奈尔大学物理学家伊泰 · 科恩（Itai Cohen）表示，他是微型机器人研发项目负责人之一，也是该研究的通讯作者。 这是首个能够改变自身物理环境的微型机器人实例，它们可以将液体从高温区域泵送至低温区域，或者反向输送，从而改变局部环境温度。 研究团队将三项关键能力结合起来：环境感知、通过人造纤毛操纵液体，以及微型芯片之间的通信。这三项能力共同构成一个受自然界系统启发的反馈回路，未来有望应用于医疗、农业等领域。 据IT之家了解，这些机器人融合了此前多代微型机器人的多项能力。在近期研究中，科恩及其团队已经开发出直径仅相当于一根头发宽度的机器人。这些机器人能够自主行走、感知周围环境、进行成像和测量，并彼此通信。 科恩表示：“我们正在不断拓展这些机器人能够完成的任务。这里的核心问题是，我们如何让它们协同工作，从而对周围环境实施更大规模的操控，而这项研究就是迈出的第一步。” 这项名为《能够感知并重塑环境的微型机器人》（Microscopic Robots that Sense and Reshape Their Environment）的研究论文已发表于《自然 · 电子学》（Nature Electronics）。 多组人造纤毛协同泵送液体 研究团队中的博士后研究员、论文共同第一作者之一张劲松（Jinsong Zhang，音译）表示，机器人的“纤毛”设计灵感来自天然纤毛泵送液体的原理。 不过，研究人员并没有直接复制天然纤毛的结构，而是设计了一种效率更高的双铰链结构。这种结构可以通过电子信号进行编程。两个铰链依次运动时，会产生类似船桨的非往复运动，从而推动周围液体流动。 但仅靠一个“船桨”无法产生足够明显的效果，因此需要多个纤毛协同工作。研究团队将 54 个带铰链的人工纤毛排列成阵列，并为其配备两个温度感知电路，分别作为“主控”和“从属”单元。两个电路可以彼此通信，并同步控制整个纤毛阵列，使其根据环境温度协同泵送液体。 科恩解释说：“这些电路实际上是在告诉纤毛阵列，应该在什么时候让哪个铰链运动。如果温度高于某个设定值，系统就会让纤毛朝正向泵送；如果温度较低，则会让纤毛反向泵送。” 科恩表示，在未来版本中，这一概念还可以让微型机器人根据光照、pH 值等环境因素做出反应，进而触发化学反应或机械运动。 此外，未来的机器人也不必固定排列在一个阵列中，而是可以彼此协作并独立行走，并根据预先设定的程序，对特定环境信号做出相应反应。

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