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微纳米机器人

上传时间:2017-12-19  发布者:江苏省颗粒学会  点击率:148

机器人技术已经融入人类生产生活进入人类家庭和社会。从优生优育人工辅助生殖自动受精机器人(图1)到儿童陪伴教学机器人(图2);从为我们制造汽车等大件工业品的机器人(图3)到制造手机等消费电子类型的工业机器人(图4);从家里的扫地机器人(图5)到“Rebear”护理机器人(图6);从为人类进行腹腔、淋巴手术的“达芬奇”手术机器人(图7)到能够杀灭90%以上肝癌血管内纳米机器人(图8);从与人类博弈棋局的“alpha go”机器人(图9)到获得沙特公民身份的“Sophia”机器人(图10)。机器人已经深入到人类社会方方面面,甚至通过在阿富汗使用“大狗”机器人(图11)及无人机之后,美国国防部认为下一场战争就是机器人之间的战争!机器人的上限到了什么水平,极端恶劣太空环境下的“勇气号”(图12)“玉兔”(图13)等宇航机器人,空间站上协助宇航工作的智能机械臂(图14),R2宇航机器人(图15)等;在水下7000米探索的“蛟龙”机器人(图16)及长时间巡航南海的水下滑翔机(图17);探索南极火山的“但丁”八脚机器人(图18)。在透射电子显微镜中探寻原子尺度晶格间力学的纳米操作机器人等。

图一 辅助生殖自动受精机器人

图二 儿童陪伴教学机器人

图三 汽车工业机器人

图四 手机工业机器人

图五 扫地机器人

图六 “Rebear”护理机器人

图七 手术机器人

图八 纳米机器人

图九 “alpha go”机器人

图十 “Sophia”机器人

图十一 “大狗”机器人

图十二 “勇气号”探测器

图十三 “玉兔号”探测器

图十四 空间站机械手臂

图十五 R2宇航机器人

图十六 “蛟龙”机器人

图十七 南海巡航水下滑翔机

图十八 “但丁”八脚机器人

微纳机器人可以分为两类,一类是机器人本体尺寸小于100微米的微型机器人(图19-21),主要应用目标为人体内血管或消化道介入式健康监测、药物颗粒靶向投递、疾病治疗等;另一类为纳米操作机器人(图22-23),其执行器操作精度在亚纳米~纳米级别,面向信息产业、生物医疗产业,操作对象为纳米材料及生物样本,主要应用于三维纳米器件(IC,NEMS)的制造,DNA、染色体、大蛋白、细胞等生物样本的基于有限信息的自动化机械、物理、化学特性检测,新型药开发药物评价,三维生物组织组装等。

图十九 人工授精

图二十 目标运输

图二十一 外科手术

图二十二 生物传感

图二十三 捕获污水重金属微型机器人

微纳机器人是微纳米技术的集大成者,是机器人技术在微观尺度的延伸,融合了物理、化学、材料学、生物学、机械学、信息学、控制学等多学科前沿研究。微纳机器人在信息产业IC/ NEMS制造与检测、微纳米制造,亚细胞级的细胞建模和多特性检测,推动转基因、克隆等细胞,超微病情诊断,血管堵塞疏通,癌细胞清除,精准药物输送等方面具有重大科学意义和广阔应用前景。微纳机器人融合了自上而下和自下而上的加工方法,是微纳米制造及生物体内探测等方向的制高点,已成为各国科学研究的必争之地。微纳机器人以新型微纳米功能器件研制、生物样本多特性检测、微尺度空间探测等为研究方向,为研究生命中能量、物质转化,生物信息传导等生命机理提供有力的支撑,针对生命科学样品的具体要求,建立一个智能化、高速化以及高稳定性的纳米操作环境,从而推动半自动克隆等技术的发展。为未来三维人体组织的控制制造,人体器官的制造,真正进入人体血管、组织内部探索及靶向治疗提供理论依据。

综上微纳机器人是融合目前为止人类所有科学技术的一项研究,为探寻生命的秘密,升级电子工业的制造能力,研制新药、介入人体血管消化道健康检查及药物颗粒靶向治疗等一系列应用奠定基础并提供技术支撑。