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基于氣泡微型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)一體化裝配及驅(qū)動(dòng)

近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所微納米課題組在微型機(jī)器人研究領(lǐng)域又取得新突破，所研究的氣泡微型機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)微結(jié)構(gòu)的一體化裝配及驅(qū)動(dòng)研究結(jié)果，發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》期刊），并入選美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)亮點(diǎn)成果。

機(jī)器人被廣泛用于汽車制造、飛機(jī)噴漆等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，但用于生物醫(yī)學(xué)的微結(jié)構(gòu)部件裝配尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。隨著制造業(yè)的微型化，目前加工的微結(jié)構(gòu)只有幾十微米或幾百微米長(zhǎng)，如何對(duì)這么小的結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配是面臨的挑戰(zhàn)。微型機(jī)器人是可能的解決方案。在之前的研究中，科學(xué)家們利用激光或超聲制造微氣泡對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維或三維組裝，但卻不能將這些松散獨(dú)立的結(jié)構(gòu)連接起來形成一個(gè)整體。

沈陽(yáng)自動(dòng)化所微納米課題組的科研人員希望在他們已開展的氣泡微型機(jī)器人對(duì)微結(jié)構(gòu)二維及三維操作（包括二維移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和三維翻轉(zhuǎn)、滾動(dòng)等）基礎(chǔ)上，研制出能夠?qū)⒍鄠€(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)裝配成一體化結(jié)構(gòu)并控制其運(yùn)動(dòng)的氣泡微型機(jī)器人。

科研人員通過巧妙設(shè)計(jì)微結(jié)構(gòu)具有卡扣連接結(jié)構(gòu)，氣泡微型機(jī)器人可以將多個(gè)獨(dú)立微結(jié)構(gòu)抬起、翻轉(zhuǎn)并裝配成不會(huì)散開的一體化結(jié)構(gòu)，例如由多個(gè)獨(dú)立微結(jié)構(gòu)裝配成完整齒輪結(jié)構(gòu)、蛇形結(jié)構(gòu)、小車結(jié)構(gòu)等。氣泡機(jī)器人也可作為驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)這些結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，包括蛇形結(jié)構(gòu)彎曲、齒輪旋轉(zhuǎn)、小車運(yùn)動(dòng)等。該方法為微結(jié)構(gòu)的操作及一體化裝配，體外生物組織構(gòu)建提供了新的解決方案。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)科學(xué)院國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目和交叉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等項(xiàng)目的支持。