天津大學(xué)成功研發(fā)出了全球首個(gè)液態(tài)全柔性智能機(jī)器人

《西游記》中孫悟空能夠“七十二變”，甚至化身一只小蟲鉆到妖怪肚子里大顯身手的故事，寄托了古人對(duì)于微觀世界的大膽創(chuàng)想。隨著科技發(fā)展，柔性電子技術(shù)有望讓微型智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)“七十二變”。

近日，天津大學(xué)精儀學(xué)院黃顯教授團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)全球首個(gè)液態(tài)全柔性智能機(jī)器人，有望成為柔性電子產(chǎn)業(yè)和植入醫(yī)療器械的革命性突破，能72變的“血管醫(yī)生”讓神話成為現(xiàn)實(shí)。相關(guān)研究成果近期發(fā)表于國際工程和自然科學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊《尖端科學(xué)》，并得到國家自然科學(xué)基金和天津自然科學(xué)基金等支持。

據(jù)了解，柔性電子器件具有超薄、柔性、可延展的“類皮膚”特性，在能源、醫(yī)療、通訊等領(lǐng)域擁有廣闊前景。理論上，利用柔性電子技術(shù)研發(fā)的微型“軟體”機(jī)器人可以反復(fù)改變形狀，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、抓取、運(yùn)輸和觸覺感應(yīng)等功能。但現(xiàn)階段“軟體機(jī)器人”依然面臨“硬傷”，需要依賴傳統(tǒng)的剛性傳感元件和電路，嚴(yán)重阻礙了性能的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代社會(huì)的多元化需求急切呼喚“全柔性”機(jī)器人的出現(xiàn)。

在機(jī)器人領(lǐng)域，不少研究人員會(huì)利用仿生學(xué)原理，主動(dòng)模擬那些自然界的鳥類、昆蟲等生物，從而讓機(jī)器人獲得與之相近的行動(dòng)方式及能力。同樣，天津大學(xué)黃顯教授團(tuán)隊(duì)受自然界柔軟的水母、輪蟲等腔腸動(dòng)物和浮游生物的啟發(fā)，利用液滴的柔軟無定形特性和柔性電子器件的超薄柔軟特性，構(gòu)建了一種全新的“智能液滴”——液態(tài)全柔性智能機(jī)器人。這是一種超小型、全柔性、可編程控制的液態(tài)智能機(jī)器人，能夠在不同環(huán)境條件下實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、變形和傳感測(cè)量。不過其大小在世界上仍然還不是最小，據(jù)了解，在2018年，麻省理工學(xué)院便研制出一種用石墨烯制成的微型機(jī)器人，只有細(xì)胞般大小，形態(tài)和粒子差不多。

黃顯教授說，理論上，利用柔性電子技術(shù)研發(fā)的微型“軟體”機(jī)器人可以反復(fù)改變形狀，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、抓取、運(yùn)輸和觸覺感應(yīng)等功能。但現(xiàn)階段“軟體機(jī)器人”依然面臨“硬傷”，需要依賴傳統(tǒng)的剛性傳感元件和電路，嚴(yán)重阻礙了性能的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代社會(huì)的多元化需求急切呼喚“全柔性”機(jī)器人的出現(xiàn)。

“這種機(jī)器人除了具備良好的運(yùn)動(dòng)和環(huán)境適應(yīng)能力之外，還搭載了多種傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光學(xué)傳感器、應(yīng)力傳感器、葡萄糖傳感器、食品毒素傳感器和無線能量采集模塊等?！秉S顯教授介紹說，未來可應(yīng)用于基因測(cè)序、化學(xué)合成、藥物遞送等領(lǐng)域，有望成為能進(jìn)入人體檢測(cè)治療的“血管醫(yī)生”，具有十分重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。