用光控制微型机器人 台研究登国际期刊封面

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【大纪元2020年02月25日讯】(大纪元记者江禹婵台北报导)过去微型机器人,只能前后移动,无法转弯或做作过于复杂的运动,台湾台北科技大学光电工程系团队,制作出“光驱动微型软性机器人”,如蚂蚁大小般,可用光控制的滚动式微型机器人,不但可以远端遥控转弯、导航定位,甚至还能爬坡。该成果登上国际光电材料领域顶尖期刊Advanced Materials,更获选为当期封面。

台北科技大学光电工程系助理教授郑钰洁、硕士生吕浩铨、硕士生李轩,与芬兰坦佩雷大学(Tampere University)曾浩博士等研究团队共同合作,使用光敏软材料结合剪纸创意,历时三年制作出光驱动微型软性机器人,突破以往软性架构,以及无法执行复杂运动的不足,为微米(µm)尺度、显微镜下的自动化开启新视野。

台湾北科大光电系助理教授郑钰洁跨国合作的研究团队,提出光驱动微型软性机器人的设计创举,登上Advanced Materials期刊封面。(北科大提供)

以往微型软性机器人受限于材料特性,只能往前、往后移动,无法执行转弯或到达定点这类较复杂的运动;郑钰洁的研究团队利用厚度为50微米、薄如人发的液晶聚合物薄膜,结合剪纸概念将2D薄膜转化为3D的几何结构,利用光对此多瓣结构进行型变控制,达到步阶式的光诱导机械运动(photomechanical movements),成功实现以光控制的滚动式微型机器人,不仅可由光导航复杂路径,移动速度最高可达每秒5釐米,甚至可爬上最高6度的斜坡。

郑钰洁表示,我们认为电控微型机器人发展到最小的整体架构,仅能到厘米(mm)尺寸,一直无法缩小至微奈米尺寸,是因为它的驱动来源需要有线电路或装载电池。

台湾北科大研究团队,把剪纸概念应用在微型机器人的结构设计,施加外力后可使原本2D结构转化至3D。(北科大提供)

她提到,尺度更小的虽有分子结构式的化学奈米机器人,但从釐米到奈米之间,可达到显微镜下自动化的微米机器人,还没有良好的解决办法。因此我们需要新的驱动来源,藉由辐射传递能量的光波,则是此研究核心问题的解决方案”

她表示,这个光感材料的研究题目未来可结合微奈米光学,透过材料创新或结构上设计,使光感机器人能直接对环境进行感测并反应,不像电控机器人需经过晶片编程判断后才驱动,可实现仿生微结构,为一概念上的创新。

北科大光电系助理教授郑钰洁(右二)与硕士生李轩(右一)、吕浩铨(左二)等研究团队合影。(北科大提供)

郑钰洁2016年中从Intel研发工程师转战北科大教职,当时发现台湾液晶与半导体产业发展多年,却少有人研究用光去控制液晶高分子的题目,在釐米与奈米之间的微型机器人研究也缺乏进展与突破,因此提出这个跨光学与材料领域的前沿研究,获科技部107年度“爱因斯坦年轻学者培植计划”支持。

责任编辑:李沐恩 #

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