俄罗斯工程院外籍院士、苏州大学机电工程学院院长、江苏省先进机器人技能要点试验室主任孙立宁团队的“微纳机器人要害技能与使用”,成功当选“2022中国人机一体化智能体系十大科技开展”。《机器人工业》杂志专访孙立宁院士,详解微纳机器人的要害技能和使用远景。
“微纳机器人要害技能与使用”,提出了根据尺蠖、粘滑、宏微两层驱动的跨标准和婉精细定位组织规划与驱控理论,立异研讨多自由度并联微动组织、宏微两层驱动并联组织,完成厘米级行程、纳米级定位精度;提出表界面纳米力学宽频域动态测验力学办法,立异研讨高频、宽模量丈量难题;研讨跨标准、多介质、多维异质纳米结构间粘着机制,打破微观标准下精准控制的难题;提出多能场耦合微纳机器人驱动,构建场控微纳机器人的集体控制办法;研讨微纳制作三维拼装、纳米互连、原位检测要害技能,研发AFM与SEM纳米操作机器人体系为微纳制作与生命科学供给支撑。
从机器人使用的视点来说,微纳机器人是面向微观国际的。对微观国际进行调查与研讨,于人类而言含义严重。前期,多位研讨原子结构的国外物理学家取得诺贝尔奖。1982年,格尔德·宾宁和海因里希·罗雷尔一起研宣布STM(扫描隧道显微镜),正式拉开了人类进入纳米级制作、操作范畴的前奏。在纳米技能范畴,对一些纳米结构,例如纳米碳资料——石墨烯,来测验、衔接、封装、控制等纳米级操作时,无法依托人手履行。因而,需求凭借纳米级的技能。
微纳机器人的要害技能在于纳米级的机器人定位、成像和操作。详细而言,是使用外部的磁场、电场或声场等控制具有特别性质的细小结构,在视觉导航下完成精细运动,使细小机器人具有自驱动、感知、控制等才能。
纳米级的微观国际与宏观国际不同,宏观国际需求契合牛顿定律,但在微观国际中,重力、惯性等要素都不重要,最重要的是介质外表的吸引力、静电力以及范德华力等。在这种力场下,怎么操作机器人是需求考虑的核心问题。现在,微纳机器人的使用场景大多散布在在两个范畴,一是对微观物质国际的丈量、测验,二是医疗范畴的靶向药物医治。
微纳机器人归于新式技能范畴。现在,已确认进入工业化的前期阶段,在生命健康范畴有望发生严重打破。微纳机器人的使用远景宽广,根据学科穿插交融,将发生更多新办法、新装备,不断造福人类。一起,作为其底层根底的纳米控制,对处理科研范畴严重问题供给了有力支撑。
当时,国内对微纳机器人的研讨停留在样机层面,没有到达产等第水平。要想完成比如微纳机器人药物开释等功能,需求很多科学仪器、科学试验和资金支撑,从而完成样机工业化。一起,在定位技能、显微成像等方面,也存在短缺,包含定位技能的稳定性不强、洁净间技能不成熟、隔振环境抗干扰的才能弱等。
微纳机器人是一个很专的赛道,归于“高精尖”,对技能方面的要求高,使用价值宽广,可以带动要害核心技能的开展,起到引领效果。如果说机器人是制作业皇冠顶端的明珠,那么微纳机器人便是机器人宗族一颗冉冉升起的新星。