微型機器人獲新“導(dǎo)航” 光控精準(zhǔn)移動
最新研究表明，將愛因斯坦相對論的數(shù)學(xué)原理與機器人技術(shù)結(jié)合，為未來醫(yī)療機器人開辟了新的可能性。微型機器人，即尺寸小于一毫米的裝置，已成為當(dāng)前機器人領(lǐng)域最活躍的研究方向之一。這些微型機器人可以執(zhí)行許多精細(xì)任務(wù)，如進入人體定向給藥、清理水體污染物或在微觀尺度雕刻材料。然而，隨著機器人尺寸減小，其功能受到限制，傳感器、電池和處理器的空間及能源需求使得現(xiàn)有的微型機器人難以進行復(fù)雜計算或信息處理。
研究人員提出了一種新思路：讓機器人直接對外部環(huán)境刺激作出響應(yīng)，而不是依賴復(fù)雜的指令或持續(xù)監(jiān)控。當(dāng)機器人的驅(qū)動裝置接收到不同強度的外界刺激時，它會自動轉(zhuǎn)向，外部環(huán)境成為機器人的控制系統(tǒng)。設(shè)計能引導(dǎo)機器人復(fù)雜行為的“場”非常困難。近日發(fā)表在英國《npj Robotics》期刊上的一項研究突破了這一瓶頸。研究者發(fā)現(xiàn)，這些機器人的運動方程與愛因斯坦相對論存在呼應(yīng)。根據(jù)廣義相對論，引力會使有質(zhì)量的物體周圍的時空發(fā)生彎曲，光和物體沿著最短路徑運動時，這些路徑看起來會因質(zhì)量而彎曲。因此，研究人員提出了“人工時空”框架，通過精心設(shè)計環(huán)境中的光線來引導(dǎo)機器人行為。實驗顯示，投影儀在機器人移動的平板上生成照明圖案后，光強度的變化形成控制場，能夠引導(dǎo)機器人實現(xiàn)圓周運動、波浪式前進或按特定角度轉(zhuǎn)向。
這項研究提供了一種新視角：不再改造機器人本身，而是改變它們移動的空間。這種策略使微型機器人能夠穿越復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)，并降低對存儲和計算資源的需求。
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