紐時:微型機器人正在路上

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 05 日 21:03 | 分類 尖端科技 , 機器人 follow us in feedly


在一塊大小就像計算機晶片的矽片上,數萬個微型機器人在上面並排放置,只需要一點點雷射光線,他們便能夠自由自在的爬行執行任務。儘管這樣的場景聽起來非常科幻,但在賓州大學電氣與系統工程教授 Marc Miskin 的努力下,不久的未來或許即將成為現實。

在 1959 年主題為「底部還有大量空間」(There’s Plenty of Room at the Bottom)的演講中,物理學家理查費曼(Richard Feynman)提出了奈米技術的概念,關於資訊如何被包裝成原子級結構,而分子大小的機械又將如何改變技術發展。

僅有分子大小的微型機器人有許多潛在用途。舉例來說,它們可以進入手機電池清潔使其恢復活力,或是進入大腦測量神經訊號,協助神經科學家研究治療,或是用來測試網路和通訊的未來發展概念。在過去 50 年間,費曼對資訊儲存的預測已基本實現,然而在分子機械的努力上,人們只能說是才正要起步。

在 3 月波士頓舉行的美國物理學會會議(American Physical Society)上,Miskin 發表了他和團隊所開發的技術:透過將鉑(platinum)和鈦(titanium)層放在矽片上,當施加電壓時,鉑收縮而鈦保持剛性,彎曲的表面便會成為「馬達」帶動機器人肢體動作。

單從概念上來說,這種想法並不新鮮。像「智慧型微塵」(Smartdust)這樣的工程概念已經討論了數十年,研究人員認為這種小如沙塵的無線感測器能夠用來檢測環境條件。然而在開發實用版本時為了配合電池,智慧型微塵往往體型得放大,變得更適合以「小石頭」作稱呼。

而 Miskin 選擇的作法正好解決了這樣的問題。透過機器人背上的微小太陽能電池板,Miskin 能夠簡單的使用雷射來為機器人提供動力,這種方式提供了數種有趣的應用可能性。

由於機器人採用與電腦晶片相同的基本技術製造,結合感測器來測量溫度或電脈衝是可想而見的事,而在只有細胞般大小的微型機器人運作上,當 Miskin 的電子工程師同事發現微型機器人只需要幾分之一伏特的電壓,同時只會消耗 100 億分之一瓦特時,他們都不敢置信的追問細節。

當然,這項技術仍有許多難關得克服。舉例來說,對於要進入腦部的微型機器人而言,雷射並不適合作為動力源考量,同時由於體積過小,微型機器人要在液體中活動可能會變得十分困難。儘管有許多挑戰,Miskin 仍希望能在幾年內展示實用的微型產品。

(首圖來源:Miskin lab