磁驱动折叠机器人，3D打印仅需20分钟

能够在体内运送药物和帮助医生进行手术的微型机器人一直是科学家们的梦想。但科学家们目前研发出来的微型机器人原型都是刚性的，而且通常很慢，无法即时响应发给它们的无线指令。

现在，研究人员已经开发出几毫米大小的微型机器人，它们可以折叠成无数种不同的形状，这让它们能够执行抓取物品、爬行等操作 —— 使用磁铁作为遥控器。

来自多伦多大学微型机器人实验室的徐天启 (Tianqi Xu)、Jiachen Zhang、Mohammad Salehizadeh, Onaizah Onaizah 和 Eric Diller 等人近日在 Science Robotics 杂志上发表了该研究的论文。

使用磁铁控制的话，机器人也必须要使用磁性材料，因此以前的磁控微型机器人是硬质的。

为了打造一个灵活的磁控机器人，研究人员将磁性元素钕的粒子嵌入到更柔软的材料中，比如塑料。

研究人员使用一对强力的磁铁来翻转机器人特定部位的钕的极性，使它们在磁场中发生排斥和吸引，从而实现折叠。然后，他们将紫外线照射在这些部位上，固化嵌入在里面的材料，并将它们锁定在特定的位置。

研究人员给机器人编程，使其能够通过控制不同部位的极性来进行 3D 运动，如抓取、爬行和游泳。

为了协助外科手术或在人体内运送药物，未来的机器人将需要放弃有毒性的钕，转而使用铁等危险性较低的金属。研究人员表示，使用铁等金属仍然可以让机器人工作，但可能需要更强的磁铁来操纵。除了医疗应用外，这些机器人还可以被用于小型工厂生产微型的产品。

3D 打印，仅需 20 分钟打造，游戏手柄控制

过去，组装一个微型机器人需要一对尖嘴镊子、一台显微镜，需要研究人员稳定的双手，以及至少 8 个小时的操作时间。但多伦多大学的这个研究采用 3D 打印技术，仅需 20 分钟即可打造出磁性毫米级微型机器人。

论文一作徐天启表示：“微型机器人制造起来相当困难，而且需要高强度的工作，因为制造这种机器人需要十分精确。此外，由于需要手工装配，让机器人变小就更加困难了，这也是我们的研究的主要目的。”

徐天启和他的同事们开发的这种自动化方法，大大减少了设计和制造时间，并扩大了可以制造的微型机器人的种类。

为了验证他们的新技术的能力，研究人员设计了 20 多种不同的机器人形状，然后将其编程到 3D 打印机。然后打印机构建并固化设计，磁性颗粒定向是这个过程的一部分。

这种新的优化方法为开发比目前的毫米规模更小、更复杂的微型机器人打开了大门。Diller 说：“我们相信，有朝一日可以将机器人的尺寸再缩小 10 倍。”

论文原文可访问：https://robotics.sciencemag.org/content/4/29/eaav4494

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