小身材发挥大功效 微型机器人逐渐登上应用大舞台

来源:中国智能制造网 作者:匿名 发布:2018-10-26 点击:22

麻雀虽小,五脏俱全。微型机器人凭借着小身材在医疗、管道和军事等领域发挥着大功效的同时,其自身的功能性、安全性等问题也需要实时关注。

在漫威超级英雄系列电影中,有一部《蚁人》令人印象深刻,其中主角经常将自己缩小到比纳米还小,置身于微观世界中完成任务的场景,让现实中的无数科学家心向往之。而随着科技发展到今天,人们也终于不用再沉迷于电影的虚幻之中,微型机器人的出现,带领人们进入到一个全新的认知世界。

微型机器人正迎来发展

近年来,在美国再工业化、德国工业4.0、中国制造2025等战略规划之下,各国的机器人产业获得了十分迅猛的发展。随着产业化道路越走越远,市场化发展越来越成熟,人们开始思索下一代机器人的发展趋势在哪里?其中,微型化是大家得出的共同结论之一。

在经过几十年的关注研究之后,随着微加工工艺、微传感器、微驱动器以及微结构方面的技术逐渐发展,如今各国终于将微型机器人从幻想变为了现实。而目前,日本作为机器人强国之一已然成为了这方面的代表,其将研发重点放在工业狭窄空间、人体狭窄领域和微型工厂三大领域,所研发出的微型军用、管道和医疗机器人等产品普遍取得了显著的成果。

此外,美国、欧洲等国家也在积极研发仿生类微型机器人,我国也在国家基金、科研计划和高校机构的共同助力下,研发关于管道检测、人体诊疗和机械非拆卸维修方面的微型机器人,并获得了国家政策以及先进技术的大力支持。

如果说小型化趋势满足了机器人从生产走向生活,从商用走向家用的需求变化,那么微型化可以看做是小型化发展的极致。微型化趋势所开启的是一个全新的微观世界,微型机器人将代替人类进入到一些永远无法亲临的狭小场景之中,实现对人体功能的彻底拓展。在此重大作用和价值面前,我们有理由相信微型机器人的时代即将到来!

三大领域应用大有可为

纵观各国对微型机器人的研究现状,笔者发现,它们基本在应用领域方面达成了一定的共识。不管是美国研发的微型昆虫机器人、日本研发的微型管道机器人还是我国研发的药物运输纳米机器人,都离不开医疗、军事和管道检测三大方面。而事实也证明,微型机器人在这三大领域的确价值有所发挥。

在医疗诊治方面,微型机器人的应用价值主要分为两点,其一是可以充当药物运输作用,将药物更加安全、准确的在人体内进行输送,将药效和治疗效果发挥到最大化;其二是可以充当手术协助者和实施者的角色,通过对人体内部细致的监测协助医生更好开展手术,或者自己进行微创手术,两者都能推动医疗手术的极大进步。

在管道检测方面,微型机器人是对管道机器人的一种补充和延伸,当面对核电等环境较为恶劣,或者面对管道过于狭窄的情况时,传统管道机器人和人类都无法发挥功效,微型机器人就能够体现出优势。且微型机器人相比其他的管道检测方式来说,对管道的影响程度无疑是最小的。

在军事应用方面,微型机器人拉开了精细化战争的序幕,其可以在战争中充当微型监测兵、微型特种兵、微型医疗兵等多种角色,对战争武器装备和战争手段进行有效提升。

这些关键问题有待解决

虽然微型机器人的应用价值十分显著,应用领域也十分广泛,但目前各国对于微型机器人的发展仍处于初级阶段,其作为一个小而新的机器人细分领域,还有很多关键问题亟待解决。

首先是驱动器微型化问题。在微型机器人的发展中,微驱动技术起着至关重要的作用,可以算是微型机器人水平的标志。而目前,满足能耗低、结构简单、易于微型化、位移和力输出较大、动作响应快、线性控制性能好等要求的驱动器还无法实现,未来仍需加大研究。

其次是能源供给问题。眼下,微型机器人中的很多执行机构普遍采用电驱方式,供应能源的导线经常会对机器人的运动造成影响,未来能源供应的无缆化将是重要趋势。而要实现无缆化,就必须解决无缆微波能源和无缆数据传输技术,同时研发小尺寸的高容量电池。

最后是安全性问题。微型机器人不管是应用于人体还是管道之中,所处的环境对可靠性和安全性要求都比较高,这就需要微型机器人在材料、功能和技术等方面做出适应,确保作业的安全性,并保证自身的排障功能。