韩国科学家开发出模仿蚂蚁协作行为的微型机器人群，可完成运输物体和引导生物等任务。图片来源：设备/Yang 和 Won 等人。
韩国开发的微型机器人群利用磁场完成诸如运输物体和疏通管道等任务。这些机器人受到蚂蚁的启发，有望应用于医疗领域，但需要进一步提高自主性。
韩国科学家研制出大量微型磁力机器人，它们可以像蚂蚁一样协同工作，完成各种艰巨的任务，包括穿越并拾起比自身大很多倍的物体。
根据细胞出版社 12 月 18 日在《Device 》杂志上发表的一项研究，这些机器人在旋转磁场下运行，使它们能够应对单个机器人难以应对的复杂挑战。潜在的应用包括对动脉阻塞进行微创治疗，以及在苛刻的环境中精确操纵生物样本。
高适应性和测试性能韩国首尔汉阳大学有机与纳米工程系的作者 Jeong Jae Wie 指出：“微型机器人群对周围环境的高度适应性以及群体控制的高度自主性令人惊讶。”
Wie 和同事测试了具有不同组装配置的微型机器人群在各种任务中的表现。他们发现，具有高纵横比组装的群体可以爬上比单个微型机器人体长高五倍的障碍物，并逐个越过障碍物。
1,000 个高密度微型机器人组成的庞大群体形成了一个漂浮在水面上的筏子，将自己包裹在一个比单个机器人重 2,000 倍的药丸周围，使群体能够通过液体运输药物。
在陆地上，一个机器人群成功运送了比单个机器人重 350 倍的货物，而另一个微型机器人群则能够疏通类似于堵塞血管的管道。最后，通过旋转和轨道拖拽运动，Wie 的团队开发了一个系统，通过该系统，机器人群可以引导小型生物的运动。
源自大自然的灵感和独特的设计科学家们越来越有兴趣研究机器人群体如何共同实现目标，他们受到蚂蚁群居以填补道路上的空隙或挤成木筏以躲避洪水的启发。同样，合作使机器人更能抵御失败——即使群体中的一些成员未能实现目标，其余成员仍会继续执行编程动作，直到足够多的成员最终成功。
“以前的群体机器人研究主要集中在球形机器人上，它们通过点对点接触聚集在一起。”Wie 说，在这项研究中，研究人员设计了一个由立方体形状的微型机器人组成的群体，这些机器人共享更强的磁引力，因为更大的表面积——每个立方体的整个面——可以接触。
每个微型机器人高 600 微米，由嵌入铁磁钕铁硼 (NdFeB) 颗粒的环氧树脂外壳组成，使其能够响应磁场并与其他微型机器人互动。通过旋转两个相连的磁铁产生的磁场为机器人供电，机器人群可以自我组装。研究人员通过改变机器人的磁化角度对机器人进行编程，使其以不同的配置组合在一起。
Wie 表示：“我们开发了一种经济高效的大规模生产方法，采用现场复制成型和磁化，确保均匀的几何形状和磁化分布，从而实现一致的性能。”Wie 表示：“虽然这项研究的结果很有希望，但在为现实世界的应用做好准备之前，机器人群体还需要更高水平的自主性。”
“磁性微型机器人群需要外部磁控制，缺乏像真实动脉一样在复杂或狭窄空间中自主导航的能力，”Wie 强调：“未来的研究将侧重于提高微型机器人群的自主性水平，例如对其运动和轨迹进行实时反馈控制。”
参考文献：Kijun Yang、Sukyoung Won、Jeong Eun Park、Jisoo Jeon 和 Jeong Jae Wie 撰写的“用于执行多种任务的大规模可编程微型机器人组件的磁性群体智能”，2024 年 12 月 18 日， 设备。DOI：10.1016/j.device.2024.100626
作者：细胞出版社
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