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让“蜘蛛”爬进体内修复组织,哈佛毫米级微型机器人有望进入人体进行治疗

导读: 近日,哈佛大学的一个研究团队在机器人领域取得了重大突破,借助全新的制造技术创造出一个微型蜘蛛机器人,今后有望应用于医学领域。

近日,哈佛大学的一个研究团队在机器人领域取得了重大突破,借助全新的制造技术创造出一个微型蜘蛛机器人,今后有望应用于医学领域。这些“蜘蛛”有一天会爬进你的体内,帮助修复组织或破坏肿瘤。该团队的创新设计不仅有效减少侵入性外科手术,在医学领域做出重大改变,还可以从工业设施的维护到拯救灾民等各方面产生影响。

到目前为止,大多数先进的小型机器人都采用某种特定的模式:它们均为厘米级机器人,通常只有一个自由度,这意味着它们只能促成一种特定的运动形状或类型的变化。由Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering(哈佛大学威斯生物启发工程研究所),(以下简称威斯研究所,简称威斯研究所)、John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)和波士顿大学的科学家联合研发的这款新型机器人并非如此。新型蜘蛛机器人为毫米级别,且由柔性材料制成,易于借助气动和液压动力移动,因此,该机器人具有前所未有的18个自由度。

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相比其他同类产品,此款蜘蛛机器人更加小巧、灵活——对研发能在人体内进行相关操作的机器人的过程而言,这无疑是里程碑式的一步。

工程师表示新技术MORPH是Microfluidic Origami for Reconfigurable Pneumatic / Hydraulic的首字母缩写。使用这项全新的技术制造蜘蛛或其他机器人生物的过程,主要涉及三种不同的技术。首先,利用微型激光切割出12层材料,相互粘合形成蜘蛛的身体和手臂。其次,借助软光刻技术在这些层内绘制了一个复杂的微观通道网络;在感知到气动或液压动力时,这些微型“脉络”可促成蜘蛛的移动。最后,。为了达到其最终形状,这些微流体通道中的一些通过可固化树脂加压。当用来自外部的UV光照射时,树脂硬化并使较软的层永久地弯曲成所需的形状。

根据该研究的作者之一希拉·鲁索(Sheila Russo)的说法,他们的“小怪物”蜘蛛可以改变自身的结构,可移动,甚至可以改变颜色。此毫米级蜘蛛机器人外形色彩多样,其肢体能够借助水或者酒精来驱动并模拟澳大利亚孔雀蜘蛛的表现。

虽然对这款机器人的表现很有自信,波士顿大学的助理教授兼创造者之一的Tommaso Ranzani表示,它目前的形式并非针对医疗应用而设计,更像是一种能力的展示。他在邮件中提到:“我们相信软体机器人在减少风险、进行微创手术任务方面有着巨大的潜力。或许在将来的某一天,这些软体机器人会替代传统手术工具,一跃成为“操纵、与身体最脆弱组织(例如静脉、动脉甚至神经)相互作用”的理想选择。他们还可以服用药物或做或组织检查。

但Ranzani认为类似的微型机器人也有可能对环境有所帮助,可用于维护工业设施,甚至协助太空探索。他表示:“‘蜘蛛机器人’是软体机器人研发道路上的第一项成果。我们相信它将会推进新一代微型软体机器人的发展,新一代机器人将借助其微型、可变形、弹性的外观,探索高度非结构化、复杂的环境,被广泛应用于人体内部对组织进行安全、精细的操作,以执行搜索、抢救等医疗任务。”

想象一下,未来某一天,一大群机器人在清理火箭发动机并固定微型飞行器,或在被地震摧毁的建筑物中寻找幸存者并提供急救——甚至只是进行一次清理以清除人体内堵塞的动脉。多么神奇的画面啊,相信大家对这款蜘蛛机器人的期待值已经爆表了。

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