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分布式智能微機器人可在水中交流協(xié)作
2025年08月30日 14:28:28
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：4650
近日，德國開姆尼茨工業(yè)大學的研究團隊在微型機器人領域取得重大突破，成功開發(fā)出一種名為“smartlets”的分布式智能微機器人系統(tǒng)。
近日，德國開姆尼茨工業(yè)大學的研究團隊在微型機器人領域取得重大突破，成功開發(fā)出一種名為“smartlets”的分布式智能微機器人系統(tǒng)。這些機器人能在水中通過光進行通信、相互響應并協(xié)同作業(yè)，標志著微機器人系統(tǒng)向真正意義上的智能協(xié)作邁出了關鍵一步。該項研究成果已發(fā)表于權威期刊《科學·機器人學》。
“smartlets”的設計靈感來源于折紙藝術。研究團隊采用先進的柔性制造工藝，以智能折疊電路材料為基礎，讓二維的平面電子系統(tǒng)能夠自主卷曲并折疊成中空的微型立方體。這種精巧的結構設計帶來了雙重優(yōu)勢：立方體結構大大增加了可用表面面積，能夠同時容納太陽能收集器、微型計算單元和光信號系統(tǒng)；機器人的內(nèi)外表面均具備功能，支持與外界環(huán)境及其他機器人的交互與運動。
在水下環(huán)境中，“smartlets”展現(xiàn)出了其獨特的工作方式：它們通過內(nèi)置的“氣泡發(fā)動機”產(chǎn)生浮力，從而實現(xiàn)上浮和下潛的垂直運動。機器人能發(fā)出光脈沖信號，以此向附近的同伴傳遞指令。這是整個系統(tǒng)的核心創(chuàng)新——光同時充當了能源（通過太陽能收集器）和信息媒介。當某個機器人接收到光信號時，其內(nèi)置的定制微芯片會立即解碼信息，并觸發(fā)相應的動作。這使得多個機器人能夠完成信號驅(qū)動的運動、實現(xiàn)同步閃爍、集群協(xié)調(diào)等復雜行為。
研究團隊強調(diào)，這種基于光的“無線通信回路”是一個關鍵創(chuàng)新，它使得機器人間的交流與協(xié)作無需依賴任何外部設備(如全局攝像頭、磁鐵或大型天線)，提供了一條極其緊湊且高度可擴展的技術路徑。
憑借其無束縛、生物相容性好和環(huán)境響應能力強的特點，“smartlets”的應用潛力遠不止于實驗室演示。研究團隊展望了其未來可能肩負的多項任務：大規(guī)模部署用于水質(zhì)實時監(jiān)測；作為微創(chuàng)診斷平臺，在人體內(nèi)進行定向檢測和藥物輸送；進入管道、廢墟等難以觸及的區(qū)域進行探查。
研究團隊目前正嘗試通過增加化學與聲學傳感模塊進一步提升其自主性能。這些機器人集群有望進化成一個動態(tài)的“數(shù)字生物群落”。在這個群落中，大量智能體像自然界的生物一樣，各自承擔感知、通信、移動或計算等 specialized 功能，并通過協(xié)同整合，成為一個能夠在新穎、復雜的流體環(huán)境中自主感知、行動和自適應的完整機器人有機體。
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