能“72變”的“血管醫(yī)生”

《西游記》中孫悟空“72變”化身小蟲，鉆到妖怪肚子里大顯身手的故事，表現(xiàn)了古人對于微觀世界的大膽創(chuàng)想。近日，天津大學精儀學院黃顯教授團隊成功研發(fā)全球首個液態(tài)全柔性智能機器人，能“72變”的“血管醫(yī)生”讓神話成為現(xiàn)實。

如今機器人技術已經(jīng)被應用到各個領域，有一類機器人可以根據(jù)所處的地理環(huán)境，自由改變其結構和外觀，具有運動能力、變形能力和傳感測量能力，這類機器人被稱為無定形軟體機器人。

“這類機器人是基于柔性電子器件所具有的超薄、柔性、可延展的類皮膚特性，利用柔性電子技術研發(fā)的微型軟體機器人，不僅可以反復改變形狀，還實現(xiàn)了運動、抓取、運輸和觸覺感應等功能。”黃顯教授團隊成員、博士研究生周明行介紹，在生物醫(yī)學領域，無定形軟體機器人在可控藥物釋放以及植入式醫(yī)療機器人等方面有著巨大的潛力，微型軟體機器人可以通過注射方式隨血液進入血管，借助傳感元件和包載藥物，對血液和血管進行測量，實現(xiàn)定點可控藥物釋放等功能。在安全領域，無定形軟體機器人能進入人類無法進入或者危險的環(huán)境，并對環(huán)境中的物理、化學和生物等信號進行檢測，環(huán)境適應能力強，在排險、探傷、偵查、軍事安全領域具有廣泛的應用前景。

“現(xiàn)階段已有的或者在研的軟體機器人依然存在著一些‘硬傷’。”周明行解釋，這是因為，目前柔性電子器件主要貼附于或者集成在有機體、機器和電子產(chǎn)品上工作，依附物往往位置固定，活動范圍受限。比如普通軟體機器人無法進入或者通過狹窄的血管、縫隙。這就需要全柔性、無固定形態(tài)，像液體一樣的機器人出現(xiàn)，來滿足這種需求。

怎樣才能制成全柔性的機器人呢？黃顯團隊受自然界水母、輪蟲等腔腸動物和浮游生物的啟發(fā)，利用液滴的柔軟無定形特性和柔性電子器件的超薄柔軟特性，構建了一種全新的“智能液滴”——液態(tài)全柔性智能機器人，首次實現(xiàn)了軟體機器人運動載體和功能測量器件的全柔性化和可編程控制。

周明行介紹，團隊基于微納加工技術制作出超薄（厚度小于10微米，相當于頭發(fā)絲的十分之一）多功能柔性電子器件，利用液滴浮力和表面張力等特性，將柔性電子器件懸浮于液滴表面，通過改變液滴種類和器件設計，實現(xiàn)在不同環(huán)境和控制條件下“智能液滴”的運動、變形和傳感測量等功能。

這種“智能液滴”可以將電子器件投遞至目標指定位置并完成功能組裝。在運動過程中，遇到細小夾縫、凸起表面時，“智能液滴”可隨意變形通過障礙物，到達指定位置后恢復原狀。

（摘自《科技日報》11.18）