機器螃蟹 微創手術新利器

 |2022.07.02
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科學家持續開發體積輕巧的機械設備。圖/網路

編譯/韋士塔

隨著先進技術的突破,機器人不僅功能日益強大,體積也不斷縮小,甚至已出現各種新奇的造型;這些創新的設計讓機器人的精密程度持續提升,應用範圍也不斷擴大。

美國西北大學(Northwestern University)的科學家,近來開發出一款外形如同螃蟹的微型機器人,不僅能夠行走、跳躍、翻轉,且體積比針孔還小,並可執行相當細膩的動作。

西北大學材料科學與工程教授羅傑斯(John A. Rogers)表示,這款機器人的靈感來自螃蟹,研究團隊準備將這款輕巧的螃蟹機器人升級,使其擁有進入狹窄空間的能力,能用來建構或維修其他設備。此外,螃蟹機器人也可以進入人體,進行微創手術。除了螃蟹外觀,研究團隊也考慮設計甲蟲、毛毛蟲造型的微型機器人,進一步擴大應用的領域。

研究團隊把機械螃蟹的最新進展發表於《科學機器人》(Science Robotics)期刊,羅傑斯表示:「微型機器人可用於修復或組裝工業小型結構或機器,也能在外科手術用來清除阻塞的動脈、止血或切除惡性腫瘤。」他表示,這種機器人的造型、尺寸幾乎沒有限制,且能遙控操作,研發過程可以充分激發研究人員的創意,「機器人技術是令人興奮的研究領域,微型機器人的發展更是學術探索的有趣話題」。

羅傑斯指出,機械螃蟹並非由複雜的硬體、液壓或電力驅動;製作微型機器人的材料是所謂的「形狀記憶合金」,由兩種彈性材料製成;這種材料透過特殊的雷射光束加熱後就能恢復原形,藉由這個原理,機械螃蟹的足部就能產生動作,達到移動的效果。只要精準控制加熱部位,即可控制機器螃蟹移動到指定位置或做出所需動作,例如橫移、彈跳。

羅傑斯說:「微型機器人的架構非常迷你,特殊合金冷卻所需時間很短,因此移動的速度很快。」參與這項研究的西北大學機械工程教授黃永剛(Yonggang Huang,音譯)表示:「我們的技術可以實現多種受控的運動方式,要讓體積這麼小的機器人完成這些動作,非常具有挑戰性。」

機械螃蟹是羅傑斯的研究團隊在微型機器人領域的最新突破,他們與一組生物醫學研究人員合作,打造微型的生物可吸收心臟起搏器,不僅能執行控制心跳頻率的任務,還能在人體內分解,大幅減少安裝這種裝置的副作用。去年9月,研究團隊開發出一款附有翅膀的微晶片,體積大約與螞蟻的頭部相當,締造迄今最小的人造飛行結構紀錄。

如今,羅傑斯的研究團隊再次打造最小的遙控步行機器人,儘管這項研究仍處於探索性階段,但研究人員認為,新開發的技術,可望使微型機器人成為未來微創手術的重要輔助設備。

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