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无需集会:研究人员自动化微机器人设计,中国机械网,okmao.com
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无需集会:研究人员自动化微机器人设计
2019年04月29日    阅读量:193    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

组装一个微型机器人曾经需要一对尖嘴镊子,一个显微镜,稳定的手和至少八个小时。但是现在多伦多大学工程系的研究人员开发出一种只需要3D打印机20分钟的方法。


在埃里克·迪勒教授的实验室中,研究人员创造了磁化微型机器人 - 针头的大小 - 可以穿过充满液体的血管和人体内的器官中国机械网okmao.com。迪勒和他的团队使用磁场无线控制这些微机器人的运动。


每个微型机器人都是通过在平坦,柔韧的材料上精确布置磁针的微观部分而构建的。一旦部署,研究人员应用磁场诱导微型机器人通过流体通道以蠕虫状运动行进,或者关闭其微小的机械“钳口”以采集组织样本。


“这些机器人制造非常困难且劳动密集,因为这个过程需要精确,”研究生田天琪说。“同样由于需要手动装配,使这些机器人更小更难,这是我们研究的主要目标。”


这就是为什么徐和他的同事们开发出一种自动化方法,可以显着减少设计和开发时间,并扩展他们可以制造的微型机器人的类型。他们的研究结果今天发表在  Science Robotics上。


未来的医疗应用需要更小和更复杂的微型机器人,例如靶向药物输送,辅助受精或活组织检查。


“如果我们在泌尿道或大脑的液体腔内采集样本 - 我们设想优化的技术将有助于缩小手术机器人工具,”迪勒说。


为了展示他们的新技术的能力,研究人员设计了20多种不同的机器人形状,然后将其编程到3D打印机中。然后,打印机构建并固化设计,将磁性图案化颗粒定向为过程的一部分。



具有不同磁化分布的三臂软磁结构的顶视图图像。图片来源:Xu等,Sci。机器人。4,eaav4494(2019)

“以前,我们会准备一个形状并手动设计它,花几个星期来规划它,然后再制作它。而这只是一种形状,”迪勒说。“然后,当我们构建它时,我们将不可避免地发现特定的怪癖 - 例如,我们可能不得不将它调整为更大或更薄以使其工作。”


“现在我们可以对形状进行编程并点击打印,”Xu补充道。“我们可以轻松地迭代,设计和改进它。我们现在有能力真正探索新的设计。”


研究人员的优化方法为开发比当前毫米尺寸更小,更复杂的微型机器人打开了大门。迪勒说:“我们认为有朝一日我们可能会减少10倍。”


迪勒的实验室计划使用自动化过程来探索更复杂和复杂的微型机器人形状。“作为一个机器人研究社区,需要探索这个小型医疗机器人的空间,”迪勒补充说。“能够优化设计是该领域需要的一个非常重要的方面。”


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