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一家開創性的研究機構，它將滑鼠帶入計算機世界，超文字和網路，現在正將目光放得更低。 SRI國際的一組工程師，這是一家位於加利福尼亞州門洛帕克的非營利合同研究和開發實驗室，已經利用簡單的磁懸浮微型機器人來構建結構並在小型尺寸尺度上執行其他複雜任務。
SRI的機器人、工程研究和開發部門的首席科學家羅恩·佩爾林說，許多這樣的漂浮微型機器人可以協同工作，就像機械螞蟻群一樣，來構建物體並執行許多其他有用的應用。 例如，他建議，它們將適合在製造微機電系統(MEMS)晶片的工廠中進行微組裝工作，或快速原型製造具有嵌入式電子元件（如感測器和行動式診斷裝置）的新型結構。 它們還可以在生物和醫學領域執行小規模任務，例如細胞列印或形成複雜的組織生長培養基。
當前的實驗室演示裝置尺寸從0.1釐米到1釐米不等——大約從針頭大小到略小於AAA電池的直徑——足夠小，可以攜帶輕型物體（例如短碳纖維），方法是僅使用水滴微弱的表面張力將它們暫時連線到機械臂上。
儘管這些精密控制的裝置尺寸小巧且基本簡單，但其操作速度快且高度可重複，SRI 研究人員在下面的影片中展示了這些特性。 像氣墊球冰球一樣的裝置可以每秒移動多達 217 個體長，並提供估計在 40 奈米（大約是病毒的直徑）範圍內的潛在運動重複性。
接下來的影片展示了該技術在未來微型工廠中應用的進一步潛力：磁力機構被展示將物體舀到迷你叉車上，啟動注射器並執行基本的電弧切割任務。 另一個影片片段顯示機器人可以在陡峭的角度和倒置的表面上移動。
微型機器人技術的新途徑
佩爾林表示，近年來，由於必要部件（微型電機、執行器、電池等）的新興可用性，微型機器人研究在全球範圍內不斷發展，他指出，“最近的許多工作是由業餘愛好者完成的，他們已經展示了越來越多的能力。”
但是，儘管元件變得越來越小，但在小型裝置上安裝新功能和特性並非變得更容易。 佩爾林說，“傳統的微型機器人身上有很多東西”，這通常會增加它們的尺寸。 這就是為什麼 SRI 研究人員選擇了一種不同的設計方法，這種方法將大部分複雜性和尺寸從移動機器人方程中解除安裝下來。
微型機器人元件以電磁方式懸浮在工作空間上方，並以數字精度控制。 佩爾林解釋說，“我們擁有的是一套簡單的磁鐵，可以在其上連線各種工具和末端執行器。” 這些機器人具有多個自由度，透過位於工作空間下方的電路產生的磁場進行操縱。
他說，“典型微型機器人系統的所有複雜性——電力、感測器和大部分驅動裝置——都在外部。” “這使得事物保持小巧、簡單和低成本。”
佩爾林補充說，如果工程師要構建包含數千個機器人元件的大型系統，漂浮機器人遭受“零磨損”這一事實可能是一個關鍵考慮因素。
構建更小的尺寸
佩爾林繼續說道，磁性微型機器人可以縮小尺寸以在更小的領域中執行。 或許透過使用微細加工磁體技術來構建機器人本身，研究人員可以在某個時候將製造操作轉移到微米尺寸級別。 然而，他強調，這種進步“無疑需要幾代”縮小的微型機器人和控制系統。
這種提議的活動將跨越宏觀/微觀尺度介面，其中機器人可以執行微觀尺度功能，並且能夠移動長距離——釐米甚至米——以直接與宏觀世界互動。 例如，在那個尺寸級別，微型機器人可以使用原子力顯微鏡中使用的探針尖端處理微小物體，然後移動宏觀距離以執行其他任務，例如清洗或校準尖端。
井然有序的蜂群
從更廣泛的範圍來看，具有潛在數百萬個小型、獨立控制代理的自動化系統的意義可能是深遠的。 佩爾林說，人們可能會想象成群的微型機器人構建新型、高效能材料，其微觀結構被設計到晶粒尺寸級別。
甚至微型機器人自我複製零件也可能是可行的，這個概念讓人想起 K. 埃裡克·德雷克斯勒在他 1986 年出版的著作《創造的引擎：奈米技術時代的到來》（Anchor）中介紹的概念。 例如，SRI 團隊已經證明，微型機器人可以為其他微型機器人構建末端執行器，並從磁鐵組裝小型機器人主體以形成更大的機器人主體。
佩爾林總結道，“這真是一種新型機器”，“目前可能很難識別的東西。”