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?哈佛大學(xué)威斯研究所

受傳統(tǒng)日本折紙藝術(shù)的啟發(fā)，折疊機(jī)器人已成為機(jī)器人設(shè)計(jì)中令人興奮的新前沿領(lǐng)域。由于折疊式組裝的簡(jiǎn)單性和低成本優(yōu)勢(shì)，具有折紙式折疊工藝的打印機(jī)器人和其他復(fù)雜裝置已成為一種很有前景的制造方式。美中不足的是，這種制造方式具有一個(gè)主要缺點(diǎn)：折疊操作時(shí)必須依賴外部電線和電池提供動(dòng)力。已經(jīng)證實(shí)了小型折疊機(jī)器人和設(shè)備的功能存在一些問(wèn)題。

哈佛大學(xué)的研究人員最近找到了克服該問(wèn)題的方法。他們研制了無(wú)電池折疊機(jī)器人，通過(guò)無(wú)線磁場(chǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力操控的復(fù)雜、可重復(fù)的動(dòng)作。研究小組的機(jī)器人采用扁平的薄塑料四面體，三個(gè)外三角結(jié)構(gòu)通過(guò)鉸鏈連接到配有小型電路的中心三角結(jié)構(gòu)上。為了操控這些設(shè)備使之在沒有電池的情況下移動(dòng)，研究人員在其關(guān)節(jié)中安裝了兩個(gè)結(jié)構(gòu)：包括在加熱時(shí)將機(jī)器人恢復(fù)到原形的形狀記憶合金（SMA）線圈，以及在磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生交替變化時(shí)能產(chǎn)生電流的微型電路。通過(guò)改變頻率，可以使機(jī)器人按需要折疊其關(guān)節(jié)，并且所有關(guān)節(jié)彼此獨(dú)立。他們甚至能夠使用多重電磁頻率使機(jī)器人能同時(shí)折疊多個(gè)關(guān)節(jié)。該團(tuán)隊(duì)展示了多個(gè)關(guān)節(jié)自由度，精確到厘米和毫米級(jí)。

?哈佛大學(xué)威斯研究所

由機(jī)器人專家Mustafa Boyvat領(lǐng)導(dǎo)的研究人員能夠在沒有任何身體接觸的情況下操控設(shè)備使之移動(dòng)和展開，而且機(jī)器人不在視野范圍內(nèi)?！拔覀兿嘈胚@些演示展示了具有無(wú)線供電和控制功能的折疊機(jī)器人和設(shè)備的集成可行性，”該項(xiàng)目研究者指出?！坝幸环N潛在的用途是在人體內(nèi)遙控操作一種基于折疊技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備，無(wú)需電池或控制電子設(shè)備?！?/p>

因此，針對(duì)這種極簡(jiǎn)式機(jī)器人技術(shù)，研究人員構(gòu)想的一項(xiàng)關(guān)鍵應(yīng)用就是可吞咽折疊機(jī)器人，可替代侵入式內(nèi)窺鏡。目前采用內(nèi)窺鏡伸入并通過(guò)患者的喉嚨以幫助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)，另一種方法是用機(jī)器人替代讓患者感覺不舒服的內(nèi)窺鏡，患者可以吞下一個(gè)可以四處移動(dòng)并執(zhí)行簡(jiǎn)單任務(wù)（比如拿著紙巾或拍攝）的微型機(jī)器人，同時(shí)用身體外面的線圈供電。

研究人員希望繼續(xù)探索這些具有潛在可行性的微型機(jī)器人的規(guī)模和能力。“小型化機(jī)器人仍有研發(fā)空間，” Boyvat說(shuō)?！拔覀冋J(rèn)為我們尚未達(dá)到微型機(jī)器人的極限，我們很高興能夠在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用設(shè)計(jì)上的研發(fā)能夠不斷發(fā)展與進(jìn)步。”

Stephen Begg

審核編輯黃宇