遇到障礙時(shí)可自動(dòng)分解，越過(guò)障礙后又融合到一起。近日，清華大學(xué)海洋軟體機(jī)器人與智能傳感實(shí)驗(yàn)室副教授曲鈞天團(tuán)隊(duì)在磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于電磁線(xiàn)圈陣列可編程操控平臺(tái)，讓磁性機(jī)器人能夠像“液滴”一樣靈活移動(dòng)。
磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人具備可編程變形能力和多模態(tài)運(yùn)動(dòng)特性，能在復(fù)雜環(huán)境中靈活執(zhí)行各類(lèi)操作任務(wù)。然而，現(xiàn)有基于彈性軟體材料的機(jī)器人自主變形能力有限，難以在狹窄縫隙中自由導(dǎo)航。
“圍繞機(jī)器人在大規(guī)模、獨(dú)立與可編程操控方面的關(guān)鍵技術(shù)難題，我們首先構(gòu)建了一種高密度分布式電磁線(xiàn)圈陣列，在毫米尺度上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的可編程操控。”曲鈞天介紹，平臺(tái)集成了144個(gè)小尺寸電磁線(xiàn)圈，能在113毫米見(jiàn)方的工作空間內(nèi)生成多個(gè)局部磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
通過(guò)調(diào)節(jié)相鄰線(xiàn)圈電流的方向與幅值，平臺(tái)就能誘導(dǎo)機(jī)器人發(fā)生可逆分裂與合并。當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈施加方向相反的電流時(shí)，可驅(qū)動(dòng)“液滴”產(chǎn)生拉伸形變；進(jìn)一步調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度比，還能精確控制分裂后的“液滴”體積比。
實(shí)驗(yàn)證明，機(jī)器人在復(fù)雜任務(wù)場(chǎng)景下具備高效協(xié)同能力，包括自主排序、圖案重構(gòu)、數(shù)字顯示、摩斯編碼和流體混合等功能。曲鈞天表示，該成果為海洋微流控、器官芯片、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域提供了一種全新的微尺度智能操作范式，有望拓展磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用邊界。
遇到障礙時(shí)可自動(dòng)分解，越過(guò)障礙后又融合到一起。近日，清華大學(xué)海洋軟體機(jī)器人與智能傳感實(shí)驗(yàn)室副教授曲鈞天團(tuán)隊(duì)在磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人領(lǐng)域取得新進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的基于電磁線(xiàn)圈陣列可編程操控平臺(tái)，讓磁性機(jī)器人能夠像“液滴”一樣靈活移動(dòng)。
磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人具備可編程變形能力和多模態(tài)運(yùn)動(dòng)特性，能在復(fù)雜環(huán)境中靈活執(zhí)行各類(lèi)操作任務(wù)。然而，現(xiàn)有基于彈性軟體材料的機(jī)器人自主變形能力有限，難以在狹窄縫隙中自由導(dǎo)航。
“圍繞機(jī)器人在大規(guī)模、獨(dú)立與可編程操控方面的關(guān)鍵技術(shù)難題，我們首先構(gòu)建了一種高密度分布式電磁線(xiàn)圈陣列，在毫米尺度上實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的可編程操控。”曲鈞天介紹，平臺(tái)集成了144個(gè)小尺寸電磁線(xiàn)圈，能在113毫米見(jiàn)方的工作空間內(nèi)生成多個(gè)局部磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。
通過(guò)調(diào)節(jié)相鄰線(xiàn)圈電流的方向與幅值，平臺(tái)就能誘導(dǎo)機(jī)器人發(fā)生可逆分裂與合并。當(dāng)兩個(gè)線(xiàn)圈施加方向相反的電流時(shí)，可驅(qū)動(dòng)“液滴”產(chǎn)生拉伸形變；進(jìn)一步調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度比，還能精確控制分裂后的“液滴”體積比。
實(shí)驗(yàn)證明，機(jī)器人在復(fù)雜任務(wù)場(chǎng)景下具備高效協(xié)同能力，包括自主排序、圖案重構(gòu)、數(shù)字顯示、摩斯編碼和流體混合等功能。曲鈞天表示，該成果為海洋微流控、器官芯片、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域提供了一種全新的微尺度智能操作范式，有望拓展磁驅(qū)動(dòng)微型軟體機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用邊界。
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