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带有多腿的微型软机器人为在人体中输送药物铺平了道路

2022-04-29 来源:运城机械信息网

带有多腿的微型软机器人为在人体中输送药物铺平了道路

香港城市大学(CityU)的研究人员已经开发出一种微型的,柔软的机器人,其毛毛虫状的腿能够承载重物并适应恶劣的环境。这款微型输送机器人可以为医学技术的发展铺平道路,例如在人体中输送药物。

在世界范围内,已经有针对微型机器人的研究中国机械网okmao.com。但是CityU的新设计大大减少了摩擦,因此机器人可以在与血液或粘液等体液内衬或完全浸入体内的体内表面内有效移动。该研究结果已发表在《自然通讯》上,标题为“一种在干燥和潮湿条件下均能发挥作用的受生物启发的多腿软Millirobot”。

受生物启发的机器人设计

这种微型机器人有数百条长而尖的腿,直径不到1毫米,类似于细小的头发。研究小组研究了数百只陆生动物的腿部结构,包括具有两条,四条,八条或更多条腿的动物,并特别研究了腿长与两条腿之间的间隙之比。城大生物医学系助理教授沉亚静博士解释说:“大多数动物的腿长与腿隙之比为2:1至1:1。因此,我们决定以1:1的比例创建机器人。”工程学(BME),负责这项研究。

由香港城市大学领导的一项研究开发的柔软多腿机器人,具有高达其重量100倍的卓越负载能力。该视频演示了其在胃模型湿表面上的药物传输能力,模拟了体内恶劣环境。

机器人的身体厚度约为0.15毫米,每个锥形腿的长度为0.65毫米,而腿之间的间隙约为0.6毫米,从而使腿的长宽比约为1:1。此外,机器人的尖腿大大减小了它们的接触面积,从而减小了与表面的摩擦。实验室测试表明,在潮湿和干燥环境下,多腿机器人的摩擦力都比无肢机器人低40倍。

除了多腿设计之外,材料也很重要。该机器人由称为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制成,该材料嵌有磁性颗粒,可通过电磁力对其进行远程控制。城大系的王says凯教授说:“两种材料和多腿设计都极大地改善了机器人的疏水性。

此外,橡胶片很柔软,可以容易切割以形成各种形状和大小的机器人,以适应不同的应用。”机械工程学(MNE),他构想了这一研究思想并发起了研究人员之间的合作。

在恶劣的环境中轻松自如

由实验中使用的电磁操纵器控制,该机器人可以同时以襟翼推进模式和倒立摆模式运动,这意味着它可以使用其前脚向前挥动,并且可以通过左右站立来摆动身体脚交替交替前进。

王教授说:“人体内不同组织的粗糙表面和不断变化的质地给运输带来了挑战。我们的多腿机器人在各种地形上均表现出令人印象深刻的性能,因此为体内药物输送打开了广阔的应用前景。”

由香港城市大学(CityU)领导的一项研究开发了一种新颖的微型,柔软的机器人,它的毛毛虫状的腿能够承载重物并适应恶劣的环境。在电磁力的控制下,机器人可以同时以襟翼推进模式和倒立摆模式运动,这意味着它可以使用其前脚向前拍动,并且可以通过左右脚交替交替站立来摆动身体,从而分别前进。

研究团队进一步证明,当导航障碍物的行程比其腿长高10倍时,该机器人的可变形软腿能够抬起其身体的一端,形成高达90度的角度,从而可以轻松越过障碍物。并且机器人可以通过增加施加的电磁频率来提高其速度。

该机器人还具有出色的装载能力。实验室测试表明,该机器人能够承载的载荷比其自身重100倍,强度可与蚂蚁媲美,这相当于人类举起26个座位的小型客车。

这种超强的机器人具有强大的承载能力,有效的运动能力和良好的越障能力,非常适合在恶劣环境中使用,例如,通过消化系统将药物运送到指定地点或进行医疗检查。”沉博士补充说。

在对动物以及最终对人类进行进一步测试之前,研究团队正在从三个方面进一步发展和完善他们的研究:寻找可生物降解的材料,研究新的形状以及添加额外的功能。

沉博士说:“我们希望在未来的两到三年内创造出一种可生物降解的机器人,这样它就可以在药物交付任务后自然分解。”

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