科技前沿信息毫米级机器人为显微外科 微装配和显微操作开辟了新的途径

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由于其高精度和高速度，Delta机器人被部署在许多工业过程中，包括拾放组件，机加工，焊接和食品包装。从Reymond Clavel为巧克力工厂开辟的第一个版本开始，快速将巧克力果仁糖放入包装中，Delta机器人使用三个独立操纵的轻质臂，引导平台在三个方向快速准确地移动。该平台或者用作舞台，类似于在飞行模拟器中使用的平台，或者耦合到控制装置，该控制装置可以例如以规定的图案抓取，移动和释放物体。随着时间的推移，机器人专家设计了越来越小的Delta机器人，用于在有限的工作空间内完成任务

由Harbard的Wyss生物启示工程研究所的Robert Wood团队和John A. Paulson工程与应用科学学院(SEAS)开辟的milliDelta机器人Science Robotics报道了这一新设计，克服了这种小型化挑战。通过将微细加工技术与可以结合弯曲接头和弯曲执行器的高性能复合材料相结合，milliDelta可以高速，力和微米精度运行，这使其能够与创造和医疗中的一系列微操作任务兼容。

2011年，受到弹出书籍和折纸的启示，伍德的团队开辟了一种微创造方法，可以从复合材料的平板组装机器人。弹出式MEMS(“微机电系统”的缩写)创造已经被用于构造动态厘米级机器，它可以简单地走开，或者像RoboBee那样可以飞行。在他们的新研究中，研究人员应用他们的方法开辟了一种尺寸仅为15毫米×15毫米×20毫米的三角洲机器人。

“缩放的物理特性告诉我们，降低Delta机器人的尺寸会提高它们的速度和加速度，弹出MEMS创造能够使用任何材料或材料组合似乎是解决这个问题的理想方式，”伍德，是Wyss Institute的核心教员，也是Bioinspired Robotics平台的联合负责人。伍德也是SEAS的查尔斯河工程和应用科学教授。“这种方法也使我们能够迅速经历多次迭代，从而使我们进入最终的毫米级。”

milliDelta设计采纳复合层压结构，嵌入式弯曲接头接近大型Delta机器人中更复杂的接头。“在装配夹具的帮助下，这种层压板可以精确地折叠成毫米级的Delta机器人。milliDelta还利用压电执行器，使其能够以比其他现有Delta机器人高15到20倍的频率进行运动，“首席作者Hayley McClintock说道，他是伍德团队的Wyss研究所员工研究员。

此外，该团队证明milliDelta可以在大约7立方毫米的工作空间中运行，并且它可以施加力并展示轨迹，连同其高频率，可以使其成为工业拾取和放置过程中的微操作的理想选择。在人眼上进行视网膜显微手术等微观手术。

将milliDelta的微型手术和其他显微操作的潜力用于第一次测试，研究人员探究了他们的机器人作为手抖动消除装置。“我们首先绘制了牙签尖端在被个人握住时的路径，计算出来并将它们送入milliDelta机器人，该机器人能够匹配并取消它们，”共同第一作者Fatma Zeynep Temel说。博士，伍德团队的SEAS博士后研究员。研究人员认为，专门的milliDelta机器人既可以添加到现有的机器人设备上，也可以作为独立设备开辟，例如，用于研究和临床实验室中细胞操作的平台。

“伍德团队的工作展示了毫米级milliDelta机器人的速度和操纵能力，为工业和医疗机器人开发了全新的进展途径，目前这些机器人已经超浮现有技术的范围。这是我们的Bioinspired Robotics平台如何引领未来的另一个例子，“Wyss Institute创始总监Donald Ingber博士，医学博士，同时也是 HMS和血管生物学的血管生物学Judah Folkman教授。波士顿儿童医院的课程，以及SEAS的生物工程教授。

该研究的其他作者是SEAS研究生Neel Doshi和Je-sung Koh博士，曾任Wood's Wyss Institute / SEAS团队博士后研究员，现任韩国Ajou大学助理教授。这项工作由哈佛大学Wyss生物启示工程研究所和国防科学与工程研究生奖学金资助。

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