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  微小型軟體機器人是近年來機器人領(lǐng)域的重要分支，在狹小空間工程探索、生物體內(nèi)藥物遞送、體內(nèi)醫(yī)療診斷等領(lǐng)域扮演著重要角色。近日，香港城市大學(xué)于欣格團(tuán)隊聯(lián)合大連理工大學(xué)解兆謙、北京航空航天大學(xué)常凌乾教授，合作開發(fā)了一款無源無線的電驅(qū)動軟體機器人。該軟體機器人系統(tǒng)從無線化設(shè)計和多功能傳感入手，實現(xiàn)了小型化軟體機器人在封閉空間中對液體環(huán)境的物理、化學(xué)和生物各項指標(biāo)的無線化監(jiān)測。 研究成果以Battery-free, wireless, and electricity-driven soft swimmer for water quality and virus monitoring（用于水質(zhì)和病毒監(jiān)測的無電池、無線、電力驅(qū)動的軟體游泳機器人）為題，于2024年1月10日發(fā)表于Science開放獲取子刊Science Advances雜志。

  小尺寸機器人有能力在狹小和封閉空間中運動穿梭，因此，小尺寸機器人是在此類場景下（包括生物體內(nèi)）執(zhí)行環(huán)境監(jiān)測或生物醫(yī)學(xué)檢測的一個理想裝置。

  為實現(xiàn)此類任務(wù)，機器人裝置首先需要是無線的，任何繩索的牽絆都會限制其自由運動，這就要求機器人驅(qū)動和傳感數(shù)據(jù)讀取必須是無線化的；另外，機器人需具備多重傳感能力，傳感指標(biāo)的多少關(guān)系到機器人監(jiān)測能力和智能化的強弱；如此多的功能要求往往依靠于在機器人系統(tǒng)之中集成更多的模塊，而這勢必對機器人的小型化帶來挑戰(zhàn)。

  該研究以管道場景為例子，展現(xiàn)了此小型軟體機器人系統(tǒng)在封閉環(huán)境下對溫度、離子和病毒的檢測能力。該研究展現(xiàn)了在封閉空間下，機器人驅(qū)動的無線化和無電池化，并且無需取出機器人裝置即可無線化地讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)。此無線化技術(shù)，亦可用于開發(fā)體內(nèi)生物醫(yī)用軟體機器人系統(tǒng)，以實現(xiàn)機器人的體內(nèi)監(jiān)測和體內(nèi)主動醫(yī)療功能。

  原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk6301

主要作者簡介

于欣格，香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系副教授，博士生導(dǎo)師，香港青年科學(xué)院院士，香港RGC Fellow，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金（港澳）獲得者，《麻省理工科技評論》創(chuàng)新35人。研究方向為新型柔性電子在生物醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

解兆謙，大連理工大學(xué)力學(xué)與航空航天學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，國家級青年人才項目獲得者。研究工作主要聚焦于力學(xué)與生命健康前沿交叉領(lǐng)域，面向可延展柔性器件在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的關(guān)鍵科學(xué)問題，發(fā)展微器件柔性化、一體化、集成化的新型力學(xué)設(shè)計及理論。

常凌乾，北京航空航天大學(xué)生物與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授，教育部長江學(xué)者、中組部青年千人計劃等項目入選者。研究方向為納米電穿孔、細(xì)胞診療、生物芯片、生物傳感。

李登峰，香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)系研究員，主要從事生物醫(yī)用微納機器人、軟體機器人和可穿戴觸覺反饋界面的研究。