哈佛的折疊機器人將試圖改變既有的醫療模式

©哈佛大學威斯研究所

受傳統日本折紙藝術的啟發，折疊機器人已成為機器人設計中令人興奮的先端領域。由於折疊式組裝的簡單性和低成本優勢，具有折紙式折疊製程的列印機器人和其他複雜裝置已成為一種很有前景的製造方式。美中不足的是，這種製造方式具有一個主要缺點：折疊操作時必須依賴外部電線和電池提供動力。最近已經證實了小型折疊機器人和裝置的功能存在一些問題。

哈佛大學的研究人員最近找到了克服該問題的方法。他們研製了無需電池的折疊機器人，透過無線磁場能夠實現動力操控的複雜、可重複的動作。研究小組的機器人採用扁平的薄塑膠四面體，三個外三角結構通過轉軸連接到配有小型電路的中心三角結構上。為了操控這些裝置使之在沒有電池的情況下行動，研究人員在其關節中安裝了兩個結構：包括在加熱時將機器人恢復到原形的形狀記憶合金（SMA）線圈，以及在磁場強度發生交替變化時能產生電流的微型電路。通過改變頻率，可以使機器人按需要折疊其關節，並且所有關節彼此獨立。他們甚至能夠使用多重電磁頻率使機器人能同時折疊多個關節。該團隊展示了多個關節自由度，精確到釐米和毫米級。

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由機器人專家Mustafa Boyvat領導的研究人員能夠在沒有任何身體接觸的情況下操控裝置使之行動和展開，而且機器人不在視野範圍內。“我們相信這些演示展示了具有無線供電和控制功能的折疊機器人和裝置的積體可行性，”該專案研究者指出。“有一種潛在的用途是在人體內遙控操作一種基於折疊技術的醫療裝置，無需電池或控制電子裝置。”

因此，針對這種極簡式機器人技術，研究人員構想的一項關鍵應用就是可吞咽折疊機器人，可替代侵入式內窺鏡。目前採用內窺鏡伸入並通過患者的喉嚨以幫助醫生進行手術，另一種方法是用機器人替代讓患者感覺不舒服的內窺鏡，患者可以吞下一個可以四處行動並執行簡單任務（比如拿著紙巾或拍攝）的微型機器人，同時用身體外面的線圈供電。

研究人員希望繼續探索這些具有潛在可行性的微型機器人的規模和能力。“小型化機器人仍有研發空間，” Boyvat說。“我們認為我們尚未達到微型機器人的極限，我們很高興能夠在生物醫學應用設計上的研發能夠不斷發展與進步。”

原創研究資料參見：http://robotics.sciencemag.org/content/2/8/eaan1544.full