微型機(jī)器人中的每個(gè)組件都是需要細(xì)細(xì)雕琢。該如何運(yùn)用工程手段復(fù)刻出蟻人機(jī)器人呢?這可是個(gè)超高難度的挑戰(zhàn),但正也是開(kāi)發(fā)微形機(jī)器人的樂(lè)趣所在。
觀賞機(jī)器人科幻電影時(shí),最吸引眾人目光的應(yīng)該還是像《變形金剛》中類似柯博文與密卡登這種身軀高大、外型酷炫的機(jī)器人吧!但可別忽略了片中偶而會(huì)出現(xiàn)的一些超小型變形金剛,它們雖不起眼,卻能對(duì)劇情的發(fā)展起關(guān)鍵作用,像是在第二集《復(fù)仇之戰(zhàn)》出現(xiàn)的蒼蠅型超級(jí)微型機(jī)器人,憑它無(wú)孔不入、四處滲透的本事,屢屢偵測(cè)到有利于狂派的軍情,除了讓人氣得牙癢癢的之外,是情搜界的絕佳典范。

從工程角度來(lái)看,就像大卡車(chē)之于小客車(chē),大型機(jī)器人建造難度明顯提升,但個(gè)頭嬌小的微型機(jī)器人就比較容易制作嗎?事實(shí)上,當(dāng)尺寸降到某個(gè)程度之后,技術(shù)上挑戰(zhàn)就會(huì)一一浮現(xiàn),就像半導(dǎo)體制程一樣,從次微米邁入納米,一路走來(lái)充滿艱辛!然而,制造一部微型機(jī)器人可不只需要芯片而已,還需要機(jī)構(gòu)本體、馬達(dá)與傳感器等組件,所謂「麻雀雖小,五臟俱全?!箼C(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)配備一樣都不能少,這可不容易!
目前微型機(jī)器人的進(jìn)展如何呢?
根據(jù)近期媒體報(bào)導(dǎo),美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出微型飛行機(jī)器人robofly,它的重量只有一根牙簽重,利用雷射照射頭部的太陽(yáng)能板提供電力,因此可無(wú)線飛行,免去攜帶電池,但也因?yàn)楸仨毦S持雷射光照射,無(wú)法飛太遠(yuǎn),只能短暫飛行。即使如此,robofly已經(jīng)開(kāi)啟許多可能,相信在動(dòng)力來(lái)源改善后,在飛行范圍與續(xù)航力上勢(shì)必能提升。
美國(guó)一線大學(xué),如哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院與加州大學(xué)等,持續(xù)都有類robofly的研究,原因就在于它極高的應(yīng)用價(jià)值,除了前面所提到可用于偵搜博派變形金剛的蹤跡外,也可用來(lái)協(xié)助災(zāi)區(qū)搜救、環(huán)境監(jiān)測(cè)與植物授粉等。
要開(kāi)發(fā)這么小尺寸的機(jī)器人難度當(dāng)然很高,整體機(jī)構(gòu)以及控制模塊都必須大幅微小化,這不是傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)的制造方式可以辦到,而是要建構(gòu)出所謂的微機(jī)電系統(tǒng)(micro-electro-mechanical systems,mems)。話說(shuō)mems中的組件大小,一般介于1到100微米 (也就是0.001到0.1公厘),這是肉眼難以分辨的程度,是不是回頭打造高達(dá)還比較實(shí)際些?
隨半導(dǎo)體的進(jìn)展,有機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)出納米等級(jí)的奈機(jī)電系統(tǒng)嗎?
話雖如此,微型機(jī)器人仍持續(xù)往更小尺寸邁進(jìn),隨著半導(dǎo)體制程技術(shù)的進(jìn)展,有朝一日真有機(jī)會(huì)開(kāi)發(fā)出納米(0.001微米)等級(jí)的奈機(jī)電系統(tǒng)(nano-electro-mechanical system)嗎?
根據(jù)報(bào)導(dǎo),美國(guó)加州大學(xué)早先已成功開(kāi)發(fā)出約20微米長(zhǎng)、人類頭發(fā)寬度,足以進(jìn)入老鼠體內(nèi)的管狀機(jī)器人nanobot。它身形極其細(xì)小,但仍具有類似微馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)機(jī)制,足以在動(dòng)物體內(nèi)移動(dòng),并且可與生物組織兼容,不至于危害生命本身。當(dāng)它進(jìn)入老鼠胃后,便開(kāi)始溶解,管內(nèi)的藥物也隨之滲透到胃中。拜它可在生物體內(nèi)自行移動(dòng)的特性所賜,相對(duì)于一般藥物經(jīng)由被動(dòng)方式吸收,它更能精準(zhǔn)直指關(guān)鍵部位,療效自然大增,也順勢(shì)開(kāi)啟了新的醫(yī)學(xué)治療途徑。
綜觀近幾年的科幻大片,屢屢都是具有諸般神力漫威英雄的天下,但其中竟也包括了一位由保羅.路德所飾演的「蟻人」,蟻人當(dāng)然就是螞蟻般大小,他個(gè)頭雖小,威力仍是漫威等級(jí),也能指揮螞蟻大軍,而且還有黃蜂女當(dāng)女朋友,絕對(duì)稱得上是微型機(jī)器人的最佳榜樣。
當(dāng)然蟻人的「機(jī)構(gòu)」本身就是由人體縮小而來(lái),無(wú)須費(fèi)心打造,而微型機(jī)器人中的每個(gè)組件都是需要細(xì)細(xì)雕琢。該如何運(yùn)用工程手段復(fù)刻出蟻人機(jī)器人呢?這可是個(gè)超高難度的挑戰(zhàn),但正也是開(kāi)發(fā)微形機(jī)器人的樂(lè)趣所在。
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