美國賓夕法尼亞大學聯同密芝根大學開發出全新微型機械人，體積只有約 200 x 300 x 50 微米，比一粒鹽更細，每枚量產成本僅 0.01 美元（約港幣 HK$0.08），冀能用於醫療及微尺度製造。研究團隊將無活動部件推進系統、超低功耗「大腦」與太陽能供電整合在同一晶片級平台，令機械人可在液體中自主「游泳」，並以獨特動作傳回感測數據。
微細尺寸可於矽片大規模生產
這款微型機械人美國賓夕法尼亞大學聯同密芝根大學研究人員共同研發，尺寸約 200 x 300 x 50 微米，肉眼幾乎難以辨認，實際已比一般食鹽晶體更細。研究人員表示目前設計可在矽片大規模生產，估算每枚機械人量產成本約 0.01 美元（約港幣 HK$0.08），將來可一次製造大量樣本用作群體實驗或醫療應用。
離子推進系統取代傳統馬達
賓夕法尼亞大學團隊主要負責機械人本體結構及推進設計，他們沒有採用傳統機械腳或微型馬達，而是設計一套以電場推動離子方式驅動機械人，在液體環境中「游泳」。機械人通過產生電場，將周圍溶液中帶電離子向外推出，離子再推動附近水分子，令機械人像置身自建水流中一樣向前移動。由於全程無任何活動部件，耐用度得以大幅提升。
超低功耗設計支援長效運作
能源方面團隊在機械人表面覆蓋大量太陽能電池，幾乎佔據整個機身面積，目標是在光照環境下持續供電。雖然整個系統只可輸出約 75 納瓦電力，比智能手錶耗電少逾 100,000 倍，但配合超低電壓電路設計，機械人仍可在液體中長時間自主運作，運行時間可以「數月」計算。
光控編程實現自主決策
密芝根大學團隊則為這批微型機械人配置超低功耗處理器、記憶體及感應器，變成真正可編程裝置而非單純被動結構。研究人員透過光脈衝照射機械人身上太陽能電池，當作指令輸入介面，將壓縮後的程式寫入處理器，實現所謂「光控編程」，令不同機械人在同一環境中亦能運行不同控制程式。
借鑒蜜蜂舞步回傳感測數據
在通訊與回傳數據方面，科學家靈感來自蜜蜂「擺尾舞」，利用機械人推進系統控制其移動軌跡，讓機體以特定「舞步」模式表達感測數值，再由顯微鏡鏡頭拍攝畫面，透過軟件解碼運動模式還原感測資料。這種設計令機械人在體積和功率極度受限情況下，仍可實現環境感知和簡單資料「發報」功能，為未來在體內或封閉空間應用鋪路。
未來有望應用於精準醫療
目前首批測試樣本已整合微型溫度感應器，成功在實驗中量度並分析周遭溫度變化，證明平台可搭配不同感應模組執行實際任務。團隊表示未來可視需要改用其他感應元件，例如偵測化學物質濃度、酸鹼度或細胞狀態，機械人有潛力在醫療診斷、精準給藥及細胞層級監測等領域發揮作用。
微型機械人技術邁向新階段
有媒體指出這批微型機械人屬目前已知最小規模完全可編程自主機械人，標誌微型機械人技術邁向新階段，從單純被動運動或外部磁場控制，進一步進入「可思考、可決策」層次。研究團隊形容現階段成果只是「微型機械人故事第一章」，隨著感應器種類及控制程式愈趨成熟，將來或可部署成大規模微型機械人群，處理現階段大型裝置難以介入的工作，例如血管內檢測或半導體製程內部監測。
資料來源：Tom’s Hardware
