全球可协同工作分子机器人开发完成，可从事更加精细工作

日本北海道大学理学院科学家成功开发出世界上第一个利用集群策略工作的微型机器人，首次证明分子机器人能够通过采用集群策略完成货物递送，运输效率是单个机器人的5倍。这一发现20日发表在《科学·机器人》杂志上。

群体机器人学是一门新学科，其灵感来自于生物体的合作行为，它专注于机器人的制造及其在群体中完成复杂的任务的应用。群体是多个个体的有序集体行为。宏观规模的群体机器人已被开发并用于各种应用，如运输、堆积货物、建造复杂结构等。

多个微型机器人可协同执行复杂的任务，从而增加系统冗余度和扩展性，提高任务执行效率。然而独立控制多个由外界磁场驱动的微型机器人具有挑战，因为全局磁场中的多个微型机器人受到的磁场信号是相同的，难以实现选择性地独立驱动多个微型机器人中的某一个。

该研究提出一种新颖的多个磁驱动微型机器人完全解耦的独立控制策略，可实现独立控制4个微型机器人分别去往不同目标位置，以及控制3个微型机器人分别跟踪不同的参考路径。

一群相互合作的机器人获得了单个机器人所没有的许多特性，它们可以划分工作量，应对风险，甚至可以创建复杂的结构来应对环境的变化。由于微米和纳米级的微型机器人太小了，因此它们几乎没有实际应用。但如果它们能够“结群”合作，潜在用途将大大增加。

微型机器人有大作用的。美国加利福尼亚州一家初创企业表示，把微型机器人送入人类颅骨深处以治疗脑部疾病长期以来一直都是科幻小说的内容，但这可能很快将成为现实。Bionaut实验室公司去年获得了美国食品和药物管理局(FDA)的审批，这为治疗丹迪-沃克综合征以及恶性神经胶质瘤的临床试验铺平了道路。恶性神经胶质瘤这种脑肿瘤在医学上一般被认为是无药可救的绝症。

在治疗脑部胶质瘤时，微型机器人将被用来直接向脑肿瘤注射抗癌药物，以实现对病灶的精准打击。施皮格尔马赫说，现有治疗方法包括用药物“轰炸”全身，这不仅会给机体带来严重的副作用，还可能造成疗效丧失。此外，微型机器人还可以在大脑内部进行测量并收集组织样本。拥有约30名员工的Bionaut实验室公司与合作伙伴就利用该技术治疗帕金森氏症、癫痫和中风等大脑疾病进行了讨论。

施皮格尔马赫说：“据我所知，在设计此类带有明确临床试验目的产品上，我们是第一个做出商业努力的。但我觉得我们不会是唯一一个这样做的……这一领域正在逐渐火起来。”

此前，利用纳米技术，科学家们创造了一种新设计的神经形态电子装置，赋予微型机器人以彩色视觉。为微型机器人开发一种微尺度的照相机，可以让机器人进入目前手段无法触及的狭窄空间，并在医疗诊断、环境研究、制造业、考古学等方面开辟新的前景。这种生物仿生"电眼"推进了颜色识别，这是最关键的视觉功能，在目前的研究中，由于普遍的颜色传感设备难以降级，因此错过了这个功能。

传统的颜色传感器通常采用横向的颜色传感通道布局，消耗了大量的物理空间，而且提供的颜色检测精度较低。研究人员开发了独特的堆叠技术，为硬件设计提供了一种新方法。德瓦尔斯半导体赋能的垂直色彩传感结构提供了精确的色彩识别能力，可以简化人工视觉系统降维的光学镜头系统的设计。

微型机器人的发展，是建立在大规模集成电路制造技术基础上的。微驱动器、微传感器都是在集成电路技术基础上用标准的光刻和化学腐蚀技术制成的。两者之间不同的是集成电路大部分是二维刻蚀的，而微型机器人则完全是三维的。微型机器人和超微型机器人已逐步形成一个牵动众多领域向纵深发展的新兴学科，它的影响力度是相当高的。