PSI的Paul Scherrer研究所和苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种微型机器，可以执行不同的动作。首先，微机器人组件中的纳米磁是由磁场编程的，然后各种运动是由磁场控制的。例如，这种直径只有几十微米的机器可以在人体中执行小型手术。他们的研究结果发表在今天(2019年11月6日)的科学杂志《自然》上。

 

这个只有几微米宽的机器人(人的头发直径为30-100微米)让人想起了用折纸制作的纸鸟——折纸是日本的折纸艺术。但是，与纸结构不同的是，机器人的移动就像魔术一样，没有可见的力量。它扇动翅膀，弯曲脖子，缩回头部。这些动作都是由磁力造成的。

 

PSI的Paul Scherrer研究所和苏黎世联邦理工学院的研究人员用含有小型纳米磁的材料组装了这台微型机器。这些纳米磁体可以被编程以假定一个特殊的磁性取向。当编程的纳米磁体暴露在磁场中，特定的力就会作用在它们身上。如果这些磁铁位于柔性部件中，作用在它们上的力会使部件移动。天富怎么当代理？

 

 

该视频显示了微型机器人的运动形式，鸟只有几十微米宽。左上方的图用不同的颜色说明了每个组件上的纳米磁的排列方式可以被不同的磁化。下面显示了每个面板如何被不同的磁化(红色箭头)。视频(右下)显示了拍击动作(右上)的实际发生。

 

资料来源:Paul Scherrer学院/苏黎世瑞士联邦理工学院

 

编程的nanomagnets

 

这些纳米磁体可以一遍又一遍地编程。这种重新编程产生了不同的力量，产生了新的运动。

 

为了建造微型机器人，研究人员在氮化硅薄片上制造了钴磁体阵列。用这种材料做成的鸟可以做各种各样的动作，比如拍打翅膀、盘旋、旋转或侧滑。

 

“微机器人的动作在几毫秒内就能完成，”PSI多尺度材料实验实验室主任、苏黎世ETH材料系介观系统教授Laura Heyderman说。“但是，纳米磁体的编程只需要几纳秒。这样就可以把不同的动作一个接一个地编上程序。这意味着微型鸟可以首先扇动翅膀，然后滑到一边，然后再扇动。海德尔曼说:“如果需要，这只鸟也可以在两者之间盘旋。”天富怎么当代理？

 

劳拉·海德曼，黄天云和崔继海

 

劳拉·海德曼(左)和黄天云(中)在看折纸鸟的模型，崔纪海在显微镜下观察真正的微型机器人。他所看到的是研究人员制作的视频。资料来源:Paul Scherrer研究所/Mahir Dzambegovic

 

微型智能机器人

 

这一新概念是迈向微机器人和纳米机器人的重要一步，它不仅可以存储信息以给出特定的动作，还可以重新编程以执行不同的任务。“可以想象，在未来，一台自动的微型机器将在人类血管中导航，并执行诸如杀死癌细胞之类的生物医学任务，”苏黎世联邦理工学院机械和工艺工程系的Bradley Nelson解释道。苏黎世联邦理工学院机器人和智能系统研究所的研究员黄天云说:“其他应用领域也可以想象，例如，柔性微电子或微透镜可以改变它们的光学特性。”

 

此外，应用也可能使表面的特性发生变化。“例如，它们可以被用来制造既能被水湿润又能排斥水的表面，”介观系统实验室的工程师和研究员崔纪海说。