Nanorobots 和 Microrobots - 潜在的应用是扣人心弦的,许多挑战留待去解决

布莱德纳尔逊机器人学和智能系统ETH Zürich,瑞士学院教授
对应的作者: bnelson@ethz.ch

Nanorobots 在科幻域保持,虽然研究工作与小规模机器人学有关开始处理这些维数。 Nanorobots 是在大小上是 nanoscale 的机器人或大机器人能够操作有维数在与毫微米解决方法的 nanoscale 范围的对象。 Nanorobotic 处理是 NanoElectroMechanical 系统或 NEMS 的启用的技术。 与新颖的 nanoscale 材料和结构的 NEMS 将启用许多新的 nanosensors 和 nanoactuators。

Microrobots 是运行在微米缩放比例的智能设备。 布莱德纳尔逊和他的同事教授机器人学和智能系统学院的最近展示了的 microrobots 的三不同类型无线是由磁场关闭并且控制的累进更加小型1。 这些微米大小的机器人由虹膜研究员和进程制造并且 assmebled 开发的工具。 许多这些系统为在生物域内的机器人探险使用,例如在分子结构、单元系统和复杂有机体工作情况的调查。

在果蝇旁边的 Microrobot

对大规模 microrobots,从 2mm 到 500 µm,使从铁磁物质的研究员 microassemble 三维设备现虹彩。 这些 microrobots 精密地回应磁场和场梯度和强制生成的扭矩2

在 500 µm 到 200 µm 范围,虹膜研究员开发了 microfabricating 的收获从弱的摆动的域的机器人一个进程 (1-6mT, 2-5kHz) 的磁性能源使用共鸣技术3

在更小的规模,下来对微米维数,使用一个相似的低雷诺数螺线游泳方法,他们是指作为 (ABF)人为细菌鞭状匍匐枝是相似的范围和形状作为自然细菌鞭状匍匐枝,并且游泳的虹膜研究员开发了 microrobots。 ABF 由一个薄膜自滚动进程做并且使用一个弱的转动而不是摆动的磁场 (1-6mT),但是一个4,5

这三 “microrobots”时新商品是他们是全部可以精密地控制与多达六个自由程度的微小的设备。 由于这些结构可以是受控的距离相对地大,结构不仅使用作为为操作其他微小和 nanoscale 结构的工具例如细胞和分子,相似与微粒诱捕技术,但是可能也起通信工具作用对于被瞄准的发运到地点深深在人体内。 微小和 nanorobots 是全部非球形的。 所以,他们的位置和取向可以是精密地受控的,取消微粒诱捕的一个当前限制。

在美国便士的 Microrobot

当这些设备的潜在的应用是扣人心弦的时,许多挑战留待去解决。 要 functionalize 这些设备和改进他们的性能,必须解决在角色地面部队作用的重要问题; 必须保证 biocompatibility; 必须调查原生质装载和扩散; 并且必须考虑组织的交往与和处理和大分子,命名,但是一些依然是的挑战。

有很多,执行。


参考

1. J.J. Abbott, K.E. Peyer, M.C. Lagomarsino, L. 张, L.X. 东, I.K. Kaliakatsos, B.J. 纳尔逊, “如何应该 Microrobots 游泳?” 机器人学研究, 2009年 7月国际定期刊物。
2. K.B. Yesin, K. Vollmers 和 B.J. 纳尔逊, “无确定性的 biomicrorobots 塑造和控制在一个能流动的环境里使用电磁场”,机器人学研究,第25卷,页国际定期刊物。 527-536, 2006年。
3. K. Vollmers, D.R. Frutiger, B.E. Kratochvil, B.J. 纳尔逊, “无确定性的移动 microrobots 的无线共振磁性 microactuator”,应用物理学信函,第92卷,没有 14日 2008年。
4. L. 张, J.J. Abbott, L.X. 东、 B.E. Kratochvil, D.J. Bell, D.J. 和 B.J. 纳尔逊, “人为细菌鞭状匍匐枝: 制造和磁性控制”,应用物理学信函,第94卷, 2009年 2月。
5. L. 张, J.J. Abbott, L.X. 东, K.E. Peyer, B.E. Kratochvil, H.X. 张, C. Bergeles, B.J. 纳尔逊, “分析人为细菌鞭状匍匐枝游泳属性”,纳诺信函,第9卷,没有 10,页 10月 2009年。 3663-3667.

版权 AZoNano.com,布莱德纳尔逊 (机器人学和智能系统, ETH Zürich) 学院教授

Date Added: Dec 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 22:59

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