最小全自主编程机器人研发成功，能独立感知并响应环境
科技日报记者 张梦然
美国宾夕法尼亚大学和密歇根大学的科研团队研制出世界上最小的全自主机器人，可通过编程在液体中进行复杂运动。这些机器人尺寸仅为200×300×50微米，比一粒盐还小，能独立感知并响应环境，可连续运行数月，成本仅需约1美分。该成果发表于《科学·机器人学》和《美国国家科学院院刊》，标志着在亚毫米尺度上首次实现了无需外部控制的全自主编程机器人。
过去几十年，电子设备持续微型化，但机器人的小型化进程却长期滞后。团队表示，制造尺寸小于1毫米、能够独立运行的机器人极其复杂，该领域这一难题已存在约40年。在宏观世界中主导运动的力，如重力与惯性，高度依赖于物体的体积。然而，当物体缩小到细胞尺度时，与表面积相关的力，如流体阻力和粘滞力，将成为主要影响因素。如果人类能缩小进入微观世界，那推开一滴水就像推开黏稠的沥青。因此，团队必须重新设计一套推进系统，以适应微观尺度下截然不同的物理环境，而不是与之对抗。
此次新研发的微型机器人由光驱动，搭载微型计算机，通过编程执行复杂运动，并能感知局部温度以调整行动路径。团队克服了微观尺度下流体阻力主导运动的物理挑战，摒弃了传统的机械运动方式，转而通过产生电场驱动周围离子，从而推动水流实现移动。这种方法使机器人无需活动部件，结构坚固且寿命长。
为实现真正自主，团队利用微型计算机技术，在极低的功耗下为机器人集成了处理器、内存和传感器。机器人能感知1/3摄氏度内的温度变化，并通过编码特定动作模式对外传递信息，实现了感知、决策与行动的完整闭环。
团队指出，该成果为微观机器人技术开辟了新方向，未来可在此基础上叠加更多功能，在细胞健康监测、微纳操作等领域具有应用潜力。
总编辑圈点
科研人员给比盐粒还小的机器人装上了“微型大脑”，让它能自己感知环境变化，独立作出决策和行动，无需外部遥控。当机器人足够小，它运动时面临的力学环境也会发生变化，于是研究团队干脆摒弃了马达或者齿轮，让它用自身产生的微弱电场“推开”周围的水分子来实现移动。这种机器人成本极低，有利于大规模生产和使用。它们可以进入人体血管和危险环境，未来，成千上万微型机器人还可以协同工作，真正成为人类帮手。