微尘级 3D 打印微机器人为精准给药铺路
单电磁线圈驱动双向精准控制，尺寸仅尘埃颗粒大小
佐治亚理工研究人员展示：尺寸约等于灰尘颗粒的机器人能实现精准双向控制。利用单个电磁线圈产生的磁场，这些移动微机器人是同类中最小的“行走”机器人。
“存在类似尺寸的游泳微机器人在流体中移动，但这些是在固体表面移动的最小‘行走’机器人。”佐治亚理工电子与计算机工程学院 Sutterfield 家族早期职业助理教授 Azadeh Ansari 说。
研究近期发表于《Journal of Micro-Bio Robotics》。目前大多数磁驱动微机器人系统依赖多个电磁铁实现全控制，导致功耗高、装置不灵活。证明单线圈装置足以实现精准双向运动控制是重大突破。微机器人操作更简易，团队已演示微操作能力。
“基于我们展示的成果，已可考虑在实验室环境应用微机器人。”Ansari 说。“同一基底上可放置数百个机器人，像蚁群协作。”
2019 年春，Ansari 团队展示过更大（2 毫米）的“微刷毛机器人”，靠振动移动。新“微翘板机器人”采用更新的“翘板”设计，无需振动，通过面外磁场执行粘滑运动。粘滑运动指机器人两种状态：钉住/静止于表面，或向某方向轻微“滑移”实现净位移。磁场开启时，机器人本质上升起再落下，动能驱动移动。
同等重要的是，论文展示波形偏移的新颖用法偏置机器人轨迹方向。磁场偏移符号（正/负）及翘板与表面夹角决定微机器人行进方向。翘板设计与磁偏移结合，使微机器人具备良好控制且可选择的运动。改变磁场频率可进一步控制加减速。
100 微米长微机器人通过双光子光刻 3D 打印于玻璃基底，后沉积镍薄膜，作为半硬磁体响应外部磁场。许多实验室应用可直接打印在显微镜下的基底上，也可用微量移液管打印后转运。
“当前 2D 显微镜下流程已建立，微机器人有大量应用领域。未来还可注入生物体给药或修复损伤。”Ansari 说。
更多信息请联系 Georgia Parmelee，佐治亚理工：[邮箱]；404-281-7818。
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