港中大製「摺紙式」機械人 入胃幫傷口貼膠布

◆軟體機械人尺寸只有手指頭般大小。圖為張立(右)及研究第一作者、中大博士後研究生董悅(左)。中大圖片
◆軟體機械人尺寸只有手指頭般大小。圖為張立(右)及研究第一作者、中大博士後研究生董悅(左)。中大圖片

  香港文匯報訊(記者 高鈺)香港中文大學工程學院領導的研究團隊最近成功研發嶄新的軟體機械人組裝技術,利用數片膠紙和磁性顆粒,通過簡單的黏貼及裁剪製作出靈活變形、擁有不同功能的小型摺紙式軟體機械人結構,只要配合不同感測元件模組,這些小型軟體機械人日後可執行環境感測和醫療等任務,技術亦進一步為發展智能軟體機械人提供組裝基礎。有關結果已刊登於國際學術期刊《Science Advances》。

  能抓握物件 可輸送藥物

  軟體機械人靈巧、結構多變,能抓握物件、輸送靶向藥物等,有極大的應用潛力,但仍要解決不少問題,包括要將不同功能的元件和物料,與尺寸細小的軟體機械人結合,並按需要加入及調整其功能。此外,機械人若在磁控下做到變形多樣性,磁性顆粒需要排列成複雜形狀,對於只有數厘米大的軟體機械人,組裝難度特別大。

  中大機械與自動化工程學系教授張立的研究團隊,參考了「紋身貼紙」將膠片上的圖案轉印到皮膚表面的概念,通過多重黏貼去組裝磁性顆粒圖案。專家先將磁性顆粒鋪上生活常見的標籤貼紙,它屬不乾膠,形成模板,再利用黏貼力較強的雙面膠膜,逐層轉移模板上的磁性顆粒圖案,最後利用鐳射將印上完整圖案的雙面膠膜切割。

  在磁化作用下,雙面膠膜上的平面圖形可如摺紙般轉換成不同的立體結構(詳見短片https://www.cpr.cuhk.edu.hk/wp-content/uploads/newscentre/pressrelease/sciadv.abn8932_movie_s3.mp4),通過調整磁場,即可令軟體機械人做出摺疊、抓取或其他連續性動作。由於雙面膠膜具強力黏韌性,方便將不同性質物料黏合,團隊成功將不同功能的傳感元件無縫合成到小型軟體機械人身上,進行溫度、紫外光、酸鹼值、導電、吸油等感應工作,亦可用於電路修復。

  張立更透露,在實驗中研究人員示範了小型軟體機械人在體內複雜環境進行特別任務,例如在凹凸不平的胃壁內移動到潰瘍位置,模擬在胃部貼上膠布的動作,若日後能配合藥物使用,或可治療胃部受損情況。

  此外,軟體機械人未來會進一步整合更多的電子元件,例如矽紅外線LED、電晶體或近場通訊等,提升機械人多功能及智能化水平。

  研究團隊成員包括香港城市大學生物醫學工程學系張甲晨教授及卡尼基美隆大學機械工程系Carmel Majidi教授。