美国研究团队成功开发出一款尺寸比盐粒还小的自主微型机器人，突破了长达40年的尺寸瓶颈。这款机器人无需外部控制，通过创新的电场推进系统在液体中移动，并搭载了全球最小的计算机，使其能够感知环境、自主决策。其极高的耐用性和多机器人协作能力，预示着它在医疗细胞监测和微型设备组装等领域具有广阔的应用前景。
突破微型机器人尺寸瓶颈
几十年来，将自主机器人缩小到1毫米以下一直是个巨大挑战。在微观世界里，物理定律发生改变，粘性阻力远大于重力和惯性，导致传统的手臂或腿部结构脆弱且无效。
- 新机器人尺寸： 仅为 200 x 300 x 50 微米，最长边不到0.3毫米。
- 核心能力： 能够在水中游泳，感知周围环境，并独立做出决策。
- 完全自主： 运行不依赖任何电线或磁场等外部控制。
“我们成功地将一个自主机器人缩小到传统机器人尺寸的万分之一，”研究人员 Mark Miskin 表示，“这为可编程机器人开辟了一个全新的尺度。”
创新的移动方式
传统机器人通过向后推水来前进，但在微观尺度下，水的粘性极大，这种方式行不通。因此，研究团队采用了一种全新的方法。
- 电场驱动： 机器人通过在周围产生电场来移动，电场推动液体中的带电粒子，粒子拖动水分子，从而形成水流，带动机器人前进。
- 无运动部件： 这种驱动方式不含任何移动部件，使其拥有极高的耐用性，可以连续游动数月。
- 路径控制： 通过调整电场，机器人可以改变移动方向，实现复杂的路径规划，甚至像鱼群一样集体行动。
全球最小的机载计算机
要实现真正的自主，机器人不仅需要动力，还需要“大脑”。密歇根大学的团队负责开发这款微型计算机，并克服了两个主要障碍：
- 极低的功耗： 机器人的太阳能电池板只能产生75纳瓦的电力。团队设计了一种特殊的低压电路，将功耗降低到可持续的水平。
- 有限的空间： 太阳能电池板占据了大部分表面，留给计算设备的空间极小。研究人员将复杂的程序指令浓缩成一条特殊的指令，成功将其装入机器人微小的内存中。
像蜜蜂一样“跳舞”沟通
由于体积限制，机器人无法携带传统的通信设备。为此，它采用了一种源于昆虫世界的独特通信方式。
- “舞蹈”传递信息： 机器人被编程为将传感器读数（如微小的温度变化）转换成特定的“舞蹈动作”。研究人员通过显微镜观察其运动来解码信息，这与 蜜蜂通过跳舞传递信息 的方式非常相似。
- 协作能力： 每个机器人都有唯一的ID，可以接收并执行不同的指令。这使得多个机器人能够分工协作，共同完成更大型的任务。
这项研究首次将完整的计算机系统（包括处理器、内存和传感器）集成到小于1毫米的机器人上，为在细胞尺度上进行监测和在微观层面组装设备开辟了新的可能性。