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一家开创性的研究机构，它将鼠标带入计算机世界，超文本和网络，现在正将目光放得更低。 SRI国际的一组工程师，这是一家位于加利福尼亚州门洛帕克的非营利合同研究和开发实验室，已经利用简单的磁悬浮微型机器人来构建结构并在小型尺寸尺度上执行其他复杂任务。
SRI的机器人、工程研究和开发部门的首席科学家罗恩·佩尔林说，许多这样的漂浮微型机器人可以协同工作，就像机械蚂蚁群一样，来构建物体并执行许多其他有用的应用。 例如，他建议，它们将适合在制造微机电系统(MEMS)芯片的工厂中进行微组装工作，或快速原型制造具有嵌入式电子元件（如传感器和便携式诊断设备）的新型结构。 它们还可以在生物和医学领域执行小规模任务，例如细胞打印或形成复杂的组织生长培养基。
当前的实验室演示设备尺寸从0.1厘米到1厘米不等——大约从针头大小到略小于AAA电池的直径——足够小，可以携带轻型物体（例如短碳纤维），方法是仅使用水滴微弱的表面张力将它们暂时连接到机械臂上。
尽管这些精密控制的设备尺寸小巧且基本简单，但其操作速度快且高度可重复，SRI 研究人员在下面的视频中展示了这些特性。 像气垫球冰球一样的设备可以每秒移动多达 217 个体长，并提供估计在 40 纳米（大约是病毒的直径）范围内的潜在运动重复性。
接下来的视频展示了该技术在未来微型工厂中应用的进一步潜力：磁力机构被展示将物体舀到迷你叉车上，启动注射器并执行基本的电弧切割任务。 另一个视频片段显示机器人可以在陡峭的角度和倒置的表面上移动。
微型机器人技术的新途径
佩尔林表示，近年来，由于必要部件（微型电机、执行器、电池等）的新兴可用性，微型机器人研究在全球范围内不断发展，他指出，“最近的许多工作是由业余爱好者完成的，他们已经展示了越来越多的能力。”
但是，尽管组件变得越来越小，但在小型设备上安装新功能和特性并非变得更容易。 佩尔林说，“传统的微型机器人身上有很多东西”，这通常会增加它们的尺寸。 这就是为什么 SRI 研究人员选择了一种不同的设计方法，这种方法将大部分复杂性和尺寸从移动机器人方程中卸载下来。
微型机器人元件以电磁方式悬浮在工作空间上方，并以数字精度控制。 佩尔林解释说，“我们拥有的是一套简单的磁铁，可以在其上连接各种工具和末端执行器。” 这些机器人具有多个自由度，通过位于工作空间下方的电路产生的磁场进行操纵。
他说，“典型微型机器人系统的所有复杂性——电力、传感器和大部分驱动装置——都在外部。” “这使得事物保持小巧、简单和低成本。”
佩尔林补充说，如果工程师要构建包含数千个机器人元件的大型系统，漂浮机器人遭受“零磨损”这一事实可能是一个关键考虑因素。
构建更小的尺寸
佩尔林继续说道，磁性微型机器人可以缩小尺寸以在更小的领域中运行。 或许通过使用微细加工磁体技术来构建机器人本身，研究人员可以在某个时候将制造操作转移到微米尺寸级别。 然而，他强调，这种进步“无疑需要几代”缩小的微型机器人和控制系统。
这种提议的活动将跨越宏观/微观尺度界面，其中机器人可以执行微观尺度功能，并且能够移动长距离——厘米甚至米——以直接与宏观世界互动。 例如，在那个尺寸级别，微型机器人可以使用原子力显微镜中使用的探针尖端处理微小物体，然后移动宏观距离以执行其他任务，例如清洗或校准尖端。
井然有序的蜂群
从更广泛的范围来看，具有潜在数百万个小型、独立控制代理的自动化系统的意义可能是深远的。 佩尔林说，人们可能会想象成群的微型机器人构建新型、高性能材料，其微观结构被设计到晶粒尺寸级别。
甚至微型机器人自我复制零件也可能是可行的，这个概念让人想起 K. 埃里克·德雷克斯勒在他 1986 年出版的著作《创造的引擎：纳米技术时代的到来》（Anchor）中介绍的概念。 例如，SRI 团队已经证明，微型机器人可以为其他微型机器人构建末端执行器，并从磁铁组装小型机器人主体以形成更大的机器人主体。
佩尔林总结道，“这真是一种新型机器”，“目前可能很难识别的东西。”