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多足软体机器人开拓人体传输药物新应用
2018/10/11 10:59:45 香港城市大学 点击数:
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王教授(前排右)、申博士(前排左)及其他参与开发微型软体机器人的城大研究人员。


香港城市大学(城大)领导的研究团队成功研发像毛虫般多足的微型软体机器人,能够在恶劣环境下载运重物。这项新研究成果,可为日后在人体内输送药物等医疗科技发展带来新机遇。

新研发的机器人极灵活,可越过高度逾其腿长10倍的障碍物;其多足设计也大幅减少与地面的摩擦,令它可在人体内满布或浸没在体液或血液的表面迅速移动。

研究成果已于最新一期科学期刊《自然通讯》发表,论文题为「在干爽或湿润环境下均可运作的仿生物多足软体微型机器人」。

领导是次研究的城大生物医学工程学系助理教授申亚京博士表示,微型机器人最特别之处是有数以百计、长度少于1毫米且柔软如毛发的尖腿。这项独特的设计大幅减少了足底与表面的接触面积以至摩擦。实验测试结果显示,无论是在干爽或潮湿的环境,多足机器人与表面的摩擦均较无足机器人少40倍。


 

其制造材料也是主要特色之一。机器人以一种名为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅物料造成,内含磁性颗粒,可通过电磁力作遥控。

城大机械工程学系王钻开教授说:「我们采用的材料和多足设计,都大大提升了机器人的疏水性能。此外,由于硅胶柔软,因此可轻易裁剪成不同形状和大小的机器人,以作各种用途。」王教授最先构思这项研究,并推动其他研究人员合作研发。

在实验中,通过磁力操控器控制,机器人可用拍打或两边摇摆的方式向前移动。

王教授说:「人体内不同组织的表面高低不平,肌理也转变不定,令药物传输非常困难。我们发明的多足机器人在不同的表面上均可快速移动,在人体传输药物方面有极大潜力。」

研究团队进一步发现,该机器人在面对较其腿长高10倍的障碍物时,凭借其柔软身体和可变形腿足,可轻易越过。

机器人的载重能力亦极佳。实验测试结果显示,它可负载其体重100倍的对象,相等于一个人轻易举起一辆26座位小型巴士。

申博士补充说:「我们发明的微型机器人载重能力高,且能快速移动及跨越障碍,极为适合应用于恶劣环境,例如经人体消化系统传送药物,或是进行医疗检查。」 

在动物以至人类体内进行机器人测试前,研究团队将从三方面优化该项目:寻找可生物降解的制作材料、研发机器人的新外型,以及增加其他特点。

申博士说:「我们希望在未来两三年内制成可生物降解的机器人,能够在完成传送药物的任务后自然分解。」

研究论文的首席共同作者是城大生物医学工程学系博士生陆豪健、机械工程学系张梅博士。其他共同作者包括生物医学工程学系博士生杨媛媛,以及北京理工大学的黄强教授和福田敏男教授。


浏览以下链接观看软体机器人影片(请标示影片来源:香港城市大学)
https://drive.google.com/drive/folders/1r-ZifvYaRyjFh0VV4KXRfZ7OE0fmmemz

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