康奈尔大学研发全球首个可感知并改变环境温度的微型机器人

驱动中国9月23日消息，康奈尔大学物理学研究团队近日宣布开发出一种新型微型机器人。据研究团队介绍，这是全球首个能够感知周围环境温度，并通过协同动作改变环境温度的微型机器人实例。

该项目的核心负责人之一、康奈尔大学物理学家伊泰·科恩（Itai Cohen）指出，微小的事物也能产生巨大的影响。作为该研究的通讯作者，他解释说，这些机器人具备将液体从高温区域泵送至低温区域，或者反向输送的能力，从而实现对局部环境温度的调控。这是首个能够改变自身物理环境的微型机器人实例。

研究团队将环境感知、通过人造纤毛操纵液体以及微型芯片之间的通信这三项关键能力相结合，构建了一个受自然界系统启发的反馈回路。这一技术架构未来有望应用于医疗、农业等领域。

据IT之家了解，这些机器人融合了此前多代微型机器人的多项能力。在近期的研究中，科恩及其团队已经开发出直径仅相当于一根头发宽度的机器人，这些机器人能够自主行走、感知周围环境、进行成像和测量，并彼此通信。科恩表示，当前的核心问题在于如何让机器人协同工作，以实现对周围环境更大规模的操控，而这项研究是迈出的第一步。

这项名为《能够感知并重塑环境的微型机器人》（Microscopic Robots that Sense and Reshape Their Environment）的研究论文已正式发表于《自然·电子学》（Nature Electronics）。论文共同第一作者之一、研究团队博士后研究员张劲松（Jinsong Zhang，音译）透露，机器人的“纤毛”设计灵感来源于天然纤毛泵送液体的原理。

然而，研究人员并未直接复制天然纤毛的结构，而是设计了一种效率更高的双铰链结构。这种结构可以通过电子信号进行编程，当两个铰链依次运动时，会产生类似船桨的非往复运动，从而推动周围液体流动。由于单个“船桨”无法产生足够明显的效果，研究团队将54个带铰链的人工纤毛排列成阵列，并为其配备两个温度感知电路，分别作为“主控”和“从属”单元。这两个电路可以彼此通信，并同步控制整个纤毛阵列，使其根据环境温度协同泵送液体。

科恩进一步解释说，这些电路实际上是在告诉纤毛阵列，应该在什么时候让哪个铰链运动。如果温度高于某个设定值，系统就会让纤毛朝正向泵送；如果温度较低，则会让纤毛反向泵送。科恩表示，在未来版本中，这一概念还可以让微型机器人根据光照、pH值等环境因素做出反应，进而触发化学反应或机械运动。此外，未来的机器人也不必固定排列在一个阵列中，而是可以彼此协作并独立行走，并根据预先设定的程序，对特定环境信号做出相应反应。