微納機(jī)器人是機(jī)器人領(lǐng)域的前沿方向，在無創(chuàng)手術(shù)、藥物輸運(yùn)、微納制造等方面具有廣泛的應(yīng)用前景，吸引了全球眾多科學(xué)家的研究興趣。盡管經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，微納機(jī)器人已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但是受機(jī)器人本體尺寸、材料性能等因素的影響，微納機(jī)器人的能源供給、驅(qū)動(dòng)控制、作業(yè)靈活性等問題依然是當(dāng)前面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。針對(duì)上述問題，中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所微納米課題組提出了一種利用生物細(xì)菌作為機(jī)器人本體，通過群體控制完成微納作業(yè)任務(wù)的新技術(shù)。
國際學(xué)術(shù)雜志softmatter封面刊載了該研究的示意圖：利用具有趨光性的可游動(dòng)藻類細(xì)胞作為運(yùn)動(dòng)可控的單體微型機(jī)器人，基于布朗運(yùn)動(dòng)理論對(duì)群體機(jī)器人運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的集群效應(yīng)作用力進(jìn)行理論分析和建模，通過光路的設(shè)計(jì)和光斑誘導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)群體機(jī)器人的控制，進(jìn)而完成對(duì)微小物體的準(zhǔn)確抓取、定向移動(dòng)和定點(diǎn)釋放。由于生物細(xì)菌具備從溶液中直接高效率將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的特點(diǎn)，因此一定程度上解決了微小機(jī)器人的能源供給問題。同時(shí)，由于操控是依靠微型機(jī)器人群體產(chǎn)生的類布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，因此該操控方法降低了對(duì)被操作物體材料和形狀的要求，提升了操作的適用性、靈活性和效率。
此次softmatter以封面論文的形式發(fā)表沈陽自動(dòng)化所微納米課題組在微納機(jī)器人領(lǐng)域取得的最新成果（bio-syncretictweezersactuatedbymicroorganisms:modelingandanalysis,2016,12(36):7485-7494），是繼actaphysico-chimicasinica，appliedphysicsletters，ieeenanotechnologymagazine等封面論文之后，課題組科研成果再次獲得國際權(quán)威期刊封面刊載，表明沈陽自動(dòng)化所在微納機(jī)器人領(lǐng)域不斷取得新的進(jìn)步，創(chuàng)新能力和國內(nèi)外影響力穩(wěn)步提升。
微納米課題組專注于納米技術(shù)、生物技術(shù)與機(jī)電系統(tǒng)的融合，期望利用新的物理和生物原理，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人感知、驅(qū)動(dòng)和控制性能的提升。圍繞上述思想，本年度先后在scientificreports，bioinspiration&biomimetics，nanotechnology，ieeetransonbiomedicalengineering，biomedicalmicrodevices等國際期刊發(fā)表系列論文，研究布局逐步系統(tǒng)化、體系化，為未來取得更好的成果奠定了基礎(chǔ)。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金委和中科院的大力支持。
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