带有多重腿的微型软机器人为人体内的药物输送铺平了道路

香港城市大学(CityU)的研究人员开发出一种小巧柔软的机器人，具有类似履带的腿，能够承受重载并适应恶劣环境。这种迷你送货机器人可以为医疗技术进步铺平道路，例如人体内的药物输送。

在全世界范围内，一直在研究软毫机器人。但是，城大的新设计显着减少了摩擦，因此机器人可以在体内排列或完全浸入体液(如血液或粘液)内的表面内有效移动。该研究结果已发表在Nature Communications上，题为“一种在干湿条件下均能发挥作用的生物灵感多齿软米罗比特机器人”。

生物启发的机器人设计

这个毫机器人有数百个长而尖的腿，长度不到1毫米，类似于微小的毛发。研究小组研究了数百种地面动物的腿部结构，包括有两条，四条，八条或更多腿的动物，并特别研究了腿长与腿之间的间隙之间的比例。“大多数动物的腿长与腿间隙比为2：1到1：1。所以我们决定用1：1的比例制造我们的机器人，”城大生物医学系助理教授沉雅静博士解释说。工程(BME)，领导该研究。

机器人的身体厚度约为0.15毫米，每条锥形腿长0.65毫米，腿之间的间隙约为0.6毫米，腿长与间隙比约为1：1。此外，机器人的尖腿大大减少了它们的接触面积，从而减少了与表面的摩擦。实验室测试表明，在干湿环境下，多腿机器人的摩擦力比无肢机器人低40倍。

除了多腿设计外，材料也很重要。该机器人采用称为聚二甲基硅氧烷(PDMS)的硅材料制造，内嵌磁性颗粒，可通过电磁力远程控制。“材料和多腿设计都极大地改善了机器人的疏水性。此外，橡胶部件柔软，可以轻松切割，形成各种形状和大小的机器人，适用于不同的应用，”城大的王祖凯教授说。机械工程(MNE)，他构思了这一研究理念并启动了研究人员之间的合作。

在恶劣环境中轻松移动

通过实验中使用的磁力操纵器控制，机器人可以同时移动襟翼推进模式和倒立摆模式，这意味着它可以使用其前脚向前翻动以及通过左右站立来摆动身体脚交替地分别前进。

“ 人体内不同组织的粗糙表面和不断变化的质地使得运输变得具有挑战性。我们的多腿机器人在各种地形中表现出令人印象深刻的性能，因此在体内药物输送方面有广泛的应用，”王教授说。

研究小组进一步证明，当驾驶障碍物比其腿长度高10倍时，机器人的可变形软腿能够抬起其身体的一端，形成一个高达90度的角度，以便轻松穿过障碍物。并且机器人可以通过增加施加的电磁频率来增加其速度。

机器人还显示出非凡的装载能力。实验室测试表明，机器人能够承载比自身重100倍的负载，强度可与蚂蚁相媲美 - 这相当于人类驾驶26座小型公共汽车。

强大的携带能力，高效的运动和良好的越障能力使这款毫机器人非常适合在恶劣环境中使用，例如，通过消化系统将药物输送到指定地点，或进行医疗检查，沉博士补充道。

在进行动物和人类进一步测试之前，研究团队正在从三个方面进一步开发和完善他们的研究：寻找可生物降解的材料，研究新的形状，并增加额外的功能。

“我们希望在未来两到三年内制造一种可生物降解的机器人，以便在药物交付任务后自然分解，”沉博士说。