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微纳米机器人科普知识记录

2023-02-24 01:25 作者:李晚风_  | 我要投稿

参考内容:

参考论文:微纳米机器人的最新研究进展综述 (https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?doi=10.13973/j.cnki.robot.210377)

参考知乎文章:【综述向】纳米机器人的研究进展 (https://zhuanlan.zhihu.com/p/547912600)

参考b站视频微纳米机器人科普讲座-北京航空航天大学-冯林


尺寸定义:

  • 毫米机器人:1 mm~1 cm

  • 微米机器人:1 µm~1 mm

  • 纳米机器人:1 nm~1 µm

微米机器人和纳米机器人统称为微纳米机器人


主要发展历史:

微纳机器人发展节点时间线,图源自b站参考视频
  • 1959年费曼提出在原子尺度上制造机器人

  • 1989年IBM用扫描黑道显微镜成功操纵原子行为

  • 2012年IBM用十二个铁原子造出世界最小储存器

  • 如今利用微型机器人进行体内医疗成为非常重要的研究方向,机器人技术与医疗交叉融合加速。

  • 2000年以来在欧美发达国家该方向形成系统性研究,我国在10年以后起步产生了与其基本相当的研究成果。


微纳机器操作技术发展节点时间线,图源自b站参考视频


主要应用领域:

  • 军事(环境监测,自爆杀伤,反侦察)

  • 工业(微操作与微装配)

  • 环境(主要用于环境修复)

  • 医疗(靶向治疗,医学成像,组织修复,微创手术,药物递送等)

研究方向与挑战:

  • 制造方式

  • 驱动/控制方式

  • 降解方式

  • 仿生技术

  • 功能扩展(复杂环境移动能力,感知交互能力等)


主要驱动方式及其优缺点:

  • 磁场驱动(操作精确,生物适用性强;能量效率低,工作空间/条件受限)

  • 电场驱动(易于控制;生物穿透性弱,运动范围小)

  • 超声驱动(响应快,生物适用性强,安全;操作精度较低)

  • 光驱动(控制模式多,运动速度快;生物穿透性弱,易于收到其它影响)

  • 化学驱动(运动速度快,部分与生物环境兼容;持续性差(会被消耗),操作不易控制)

  • 生物驱动(生物相容性好;需要特定环境,操作不易控制)

  • 混合驱动


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