微观世界里的特种兵藻类细胞机器人

MEMS技术 2018-02-14 21:35 次阅读

现实世界中,在微观领域进行探索和操作需要一类小的机器人作为帮手,它们的尺寸要小到能够在微米甚至是纳米尺度执行特定任务,这就是微型机器人。微型机器人由于个体太小,在研制过程中主要面临3个方面挑战:能源、驱动和控制。针对这些问题,国内外已开展了几类微型机器人的研究,包括磁驱动微型机器人、光驱动微型机器人、热驱动机器人、化学气泡推动机器人、微生物机器人等。藻类细胞机器人是这些机器人中的一种。

藻类细胞尺寸通常为几微米至几十微米,具有眼点和鞭毛,能够从周围液体环境中获取能量驱动自身向前游动。它们的游动速度可达110 μm/s,即每秒运动距离是其自身体长的3~10倍。在它身体前端的“眼点”,能够感知特定波长光线的刺激,并迅速做出响应,这就是它的趋光性。藻类细胞得天独厚的优势自然而然地解决了微型机器人面临的供能和驱动问题。

藻类细胞在水中是任意游动的,如何实现其机器人化运动及向外界做功是生物学与机器人学交叉领域的难点问题。2005年,Weibel等首次报道了利用衣藻细胞趋光性控制细胞在微流控管道内往复运动,并通过衣藻细胞带动直径1~6 μm的聚苯乙烯小球运动,但该研究中衣藻细胞是在一段直管道内往复运动。为了控制藻类细胞进行更复杂的运动,中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组开发了藻类细胞引导系统(Algae Guiding System, AGS)。通过该系统可以控制藻类细胞定向运动,使其依次通过十字形微流控管道,遍历4条管道后又回到出发点,如图1所示。通过合理规划AGS光源的运动,可实现藻类细胞机器人在二维空间沿任意设定路径的运动,包括沿三角形、长方形、方波形等路径运动。

图1 藻类细胞机器人在微流控管道十字路口“右转”运动

在控制藻类细胞机器人定向运动的基础上,通过对机器人的群体控制,研究人员又成功实现了对微小物体的准确抓取、可控输运和精准释放。通过照射光斑可以控制藻类细胞机器人聚集到直径 100 μm颗粒周围,在移动光斑时藻类细胞群体可推动颗粒随着光斑而运动,关闭光斑即实现了颗粒的释放。

除了控制藻类细胞机器人定向运动,研究人员进一步实现了藻类细胞机器人的阵列化旋转。结合光诱导介电泳技术(ODEP),建立了藻类细胞在ODEP微环境中的转动状态模型和受力模型,实现了对藻类细胞的快速捕获及阵列化旋转,且通过改变光强可有效调节细胞旋转速度,如图2。构建的藻类细胞旋转阵列有望作为微尺度马达阵列,在微流控及生物驱动领域发挥重要作用。

图2 藻类细胞定向旋转阵列

藻类细胞作为微型机器人,解决了以往微型机器人在能源、驱动、控制方面遇到的问题。通过对藻类细胞机器人进行控制,研究人员实现了藻类细胞机器人的定向运动、旋转及对微结构的输运。藻类细胞机器人作为一种新型微型机器人,是微观世界里的特种兵,它们将在生物驱动、药物输运、环境监测和微纳制造等方面为人类做出贡献。

原文标题:藻类细胞机器人,微观世界里的特种兵

文章出处:【微信号:wwzhifudianhua,微信公众号:MEMS技术】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏
分享:

评论

相关推荐

物联网发展迅速应用范围十分广泛,是迈向智能化的必经之路

相信现在大部分人的生活中一定少不了娱乐,游戏便是其中一项,而娱乐与科技结合的最好表现形式就是游戏。想....

发表于 08-14 17:55 41次 阅读
物联网发展迅速应用范围十分广泛,是迈向智能化的必经之路

瑟瑟发抖:深度学习可以通过一段代码找出代码作者

最近又有两个人,Caliskan和Greenstadt(名字不重要,姑且就称大C和大G)突然站出来说....

的头像 人工智能头条 发表于 08-14 17:45 354次 阅读
瑟瑟发抖:深度学习可以通过一段代码找出代码作者

盘点国内机器人系统集成商行业覆盖情况

工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人应用二....

的头像 国联视讯工业机器人信息服务 发表于 08-14 17:18 187次 阅读
盘点国内机器人系统集成商行业覆盖情况

随着人工智能的发展,人形机器人的技术也开始变得成熟起来

随着人工智能的发展,人形机器人的技术也变得成熟了,4月30日,史上首个获人类公民身份的人形机器人索菲....

发表于 08-14 17:14 133次 阅读
随着人工智能的发展,人形机器人的技术也开始变得成熟起来

人工智能风头正劲,机器人写作这条路能行得通吗?

互联网日新月异的发展总会带给人惊奇和震撼。这几年风头正劲的人工智能也不例外:这边厢是谷歌研发的机器人....

发表于 08-14 16:58 528次 阅读
人工智能风头正劲,机器人写作这条路能行得通吗?

机器人和传感器在各个领域的应用

伴随着二十一世纪高性能计算机算法,移动互联网,大数据人工智能,新材料等技术的发展,机器人的研究和应用....

发表于 08-14 16:56 39次 阅读
机器人和传感器在各个领域的应用

我国智能巡检机器人优势明显,未来发展前景呈现美好

智能电网也被称为“电网2.0”,是利用各种先进的传感、测量、控制设备和技术,来打造高速集成的双向通信....

发表于 08-14 16:50 152次 阅读
我国智能巡检机器人优势明显,未来发展前景呈现美好

国内机器人系统集成商企业分布介绍

工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人应用二....

发表于 08-14 16:46 98次 阅读
国内机器人系统集成商企业分布介绍

我国核电机器人发展现状及未来趋势分析

核电站在给我们带来便利的同时,也给我们带来极大的安全隐患,为了提高核电站安全性和应急处理能力,近年来....

发表于 08-14 16:41 15次 阅读
我国核电机器人发展现状及未来趋势分析

中国机器人市场预计到2022年将达到770亿美元,占全球总量38%以上

美国将是2018年无人机支出的最大地域市场,达到43亿美元,其次是西欧和中国。然而,中国特别强劲的支....

发表于 08-14 16:37 129次 阅读
中国机器人市场预计到2022年将达到770亿美元,占全球总量38%以上

ABB全新IRB 6640六轴机器人售出,跨入了重大里程碑

一台全新IRB 6640六轴机器人的售出,标志着长期引领工业机器人研制的ABB又跨入了一座重大里程碑....

发表于 08-14 16:15 8次 阅读
ABB全新IRB 6640六轴机器人售出,跨入了重大里程碑

Facebook用聊天机器人帮客户推送消息

Facebook旗下的WhatsApp正式推出了商业API 接口Business API,Busin....

的头像 企业通信D1net 发表于 08-14 14:19 192次 阅读
Facebook用聊天机器人帮客户推送消息

艺术机器人简史!各种稀奇古怪的机械化设备

当然,把自动机器人称为雕塑完全提高了其地位。由此说来,布谷鸟自鸣钟或许也算得上是雕塑。不过事实上,动....

的头像 机器人创新生态 发表于 08-14 14:16 225次 阅读
艺术机器人简史!各种稀奇古怪的机械化设备

犀灵机器人:采取线上线下结合的方式进行学员培训,智能制造细分领域的教育领军者

近几年,随着《中国制造2025》的发布,以及中国制造业整体的转型升级,智能制造加速发展,不少细分领....

发表于 08-14 10:50 36次 阅读
犀灵机器人:采取线上线下结合的方式进行学员培训,智能制造细分领域的教育领军者

软银砸7.5亿美元投资披萨公司,为何投下高昂的赌注?

制造是我国更具竞争力的产业,也是中国经济增长关键的动力来源,发展提升制造业,并使之大幅变强,这是中国....

的头像 机器人前沿 发表于 08-14 10:48 220次 阅读
软银砸7.5亿美元投资披萨公司,为何投下高昂的赌注?

斐纳TOMEFON扫地机器人:人性化设计,大大减轻了用户的生活压力

室内卫生打扫是一件既繁杂又得经常做的家务工作,很多家庭会采取雇佣钟点工的方式解决清扫烦恼,但是如此....

发表于 08-14 10:45 11次 阅读
斐纳TOMEFON扫地机器人:人性化设计,大大减轻了用户的生活压力

你是否还在怀念火星车的样子呢?

在完成了机械组装和电气连接之后,现在可以开启软件模式了。所有的控制和处理都在树莓派上进行。软件是基于....

的头像 将门创投 发表于 08-14 10:08 181次 阅读
你是否还在怀念火星车的样子呢?

自主学习机器人:可以自主学习如何绕开障碍物、识别图形和理解语言

据报道,俄科学院精密机械与计算技术研究所在“智能”股份公司的参与下,对一台自主学习机器人进行了试验....

发表于 08-14 09:43 19次 阅读
自主学习机器人:可以自主学习如何绕开障碍物、识别图形和理解语言

机器换人是走向智能制造的必然过程,那么机器人的价值体现在哪里

机器人在工作场所视为一种协作工具,它为人们带来的利大于弊,不仅是增强了企业发展的能力,同时改善人们的....

发表于 08-14 09:35 23次 阅读
机器换人是走向智能制造的必然过程,那么机器人的价值体现在哪里

安泽机器人亮相2018世界机器人大会

2018世界机器人大会将会在8月15日开幕,很多参展的机器人企业,为这届世界机器人大会投入了很大的心....

的头像 1号机器人网 发表于 08-14 09:34 220次 阅读
安泽机器人亮相2018世界机器人大会

Vector聊天机器人:小巧但却很有个性,可随时与用户进行互动

据报道,Anki公司近日宣布将推出Vector聊天机器人。其是一款非常小巧但却很有个性的机器人,它....

发表于 08-14 09:20 15次 阅读
Vector聊天机器人:小巧但却很有个性,可随时与用户进行互动

智能生活新时代,这些小帮手你值得拥有

炎热的夏日,正是适合犯懒的季节,许多上班族一到下班就想躺在床上休息,但是犯懒的时光其他事情怎么办呢?....

发表于 08-13 19:38 21次 阅读
智能生活新时代,这些小帮手你值得拥有

机器人集群编队可能对未来地面战争产生革命性影响

美国军事网站近日报道称,驻佐治亚州本宁堡的美国陆军军官正在尝试让单兵具备控制成群的空中和地面机器人系....

的头像 天津机器人 发表于 08-13 17:58 608次 阅读
机器人集群编队可能对未来地面战争产生革命性影响

为改善自动驾驶,奥地利开发研究研发光子传感器

众所周知,传感器作为人类的触手,让人们得以感受和了解世界,而传感器的发展也为现代信息社会奠定了坚实基....

发表于 08-13 17:43 53次 阅读
为改善自动驾驶,奥地利开发研究研发光子传感器

第四次工业革命,机器人推动伟大时代的到来

机器人一词的起源可以追溯到1920年,捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的小说里用Robot来命名人....

的头像 机器人在线订阅号 发表于 08-13 17:43 303次 阅读
第四次工业革命,机器人推动伟大时代的到来

风口已经来临,机器视觉市场即将爆发!

不少业内人士都喊出了机器视觉风口已经来临,未来3—5年将会实现爆发。

的头像 机器人前沿 发表于 08-13 17:36 331次 阅读
风口已经来临,机器视觉市场即将爆发!

我国机器人产业蓬勃发展,成其他产业转型升级突破口

记者从近日举办的2018世界机器人大会新闻发布会上获悉,在我国机器人产业蓬勃发展,应用领域不断拓宽的....

的头像 天津机器人 发表于 08-13 17:22 567次 阅读
我国机器人产业蓬勃发展,成其他产业转型升级突破口

苹果更新了“Giveback回馈计划”的方式和条款

其中智能手机不仅支持iPhone,还支持华为、小米、OPPO、vivo、三星五个品牌,其中iPhon....

的头像 iPhone频道 发表于 08-13 16:41 840次 阅读
苹果更新了“Giveback回馈计划”的方式和条款

工业机器人系统集成商市场研究报告

工业机器人系统集成商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人应用二....

的头像 机器人博览 发表于 08-13 16:21 277次 阅读
工业机器人系统集成商市场研究报告

2018世界机器人大会:足式、轮式、履带式机器人,地形多样 兵来将挡

在面对室外泥泞地面或草地时,履带式地面无人平台则要更显优势。即将现身E区的中天引控-汉骡-200多任....

的头像 天津机器人 发表于 08-13 16:16 203次 阅读
2018世界机器人大会:足式、轮式、履带式机器人,地形多样 兵来将挡

国内机器人行业深度报告

随着中国人口红利消失,机器人不仅在制造业上正在替代工人,还将在军事、服务、娱乐等领域取代人类,“钢铁....

的头像 人工智能学家 发表于 08-13 16:12 975次 阅读
国内机器人行业深度报告

自动挤奶机器人必将成为未来牧场运营中的核

在实际的牧场运营中,除了设备价格成本之外,设备自动挤奶工作的品质更为重要。除了挤奶,机器人还需进行奶....

的头像 MEMS 发表于 08-13 15:53 723次 阅读
自动挤奶机器人必将成为未来牧场运营中的核

万盛全域旅游服务中心采用“机器人”上岗服务

近日,在万盛全域旅游服务中心,一位勤劳的“员工”穿梭在游客群中,迎宾接待、景区讲解、美食推荐、自助购....

发表于 08-13 15:33 18次 阅读
万盛全域旅游服务中心采用“机器人”上岗服务

机器人抓取研究前沿及抓取的研究进展整体分析

我们可以考虑一下家用机器人需要具备什么样的智能?可以说最主要就是要具备两方面的能力,一个是移动导航能....

发表于 08-13 15:26 20次 阅读
机器人抓取研究前沿及抓取的研究进展整体分析

2018世界机器人大会:预见机器人,感知未来!

今天,我们就带来第一波即将亮相WRC2018的机器人相关介绍,一起来看看吧!

的头像 天津机器人 发表于 08-13 15:18 670次 阅读
2018世界机器人大会:预见机器人,感知未来!

当你听说“机器人厨师”的时候,你觉得它应该是什么样的呢?

所以机器人哪儿去了?在传送带的末端等着呢。第三台机器人弯着“腰”,捧着托盘,让披萨从传送带上下来,落....

的头像 机器人大讲堂 发表于 08-13 15:15 150次 阅读
当你听说“机器人厨师”的时候,你觉得它应该是什么样的呢?

如果机器人向你求饶,你会对机器人心软吗

有研究表明,人类很容易受到社交暗示的影响,即便对象只是机器人。最近德国的一项实验就发现人类对机器人也....

发表于 08-13 15:11 21次 阅读
如果机器人向你求饶,你会对机器人心软吗

盘点各大机器人领域的开创者,他们才是真正的机器人之父

如今,机器人已经被广泛应用于各个行业,从事着各种各样的工作。这归功于无数工程师和科学家不知疲倦地创造....

发表于 08-13 15:07 115次 阅读
盘点各大机器人领域的开创者,他们才是真正的机器人之父

“杀手机器人”的忧虑,你怎么看

人们愿意派遣杀人机器到前线作战,而不愿让自己子女战死沙场。但是,人们却又不希望看到敌人派杀人机器来追....

发表于 08-13 14:43 22次 阅读
“杀手机器人”的忧虑,你怎么看

机器人如何影响着未来社会

人工智能在给它的创造者、销售者和用户带来经济利益的同时,就象任何新技术一样,它的发展也引起或即将出现....

发表于 08-13 14:40 29次 阅读
机器人如何影响着未来社会

图像识别让机器人拥有眼睛可以像人类一样看世界

目前,图像识别是除语音识别外,人机交互的重要手段之一。苹果、微软、谷歌、英特尔、华为等企业都纷纷致力....

发表于 08-13 14:35 134次 阅读
图像识别让机器人拥有眼睛可以像人类一样看世界

人工智能是未来的方向,企业该如何定位自己,避免留下一地尸骨

在一系列机器人科技大片刺激中,人们对人工智能的想象与期盼也随之被激发出来。而在科技发展的现实中,我们....

发表于 08-13 14:23 261次 阅读
人工智能是未来的方向,企业该如何定位自己,避免留下一地尸骨

2018世界机器人大会:中国机器人企业向世界展示最新科技技术的平台

艾娃机器人也是国内最早从事商用机器人开发的企业,近三年来艾娃机器人都在默默的精耕,构建了机器人云端大....

的头像 1号机器人网 发表于 08-13 14:18 557次 阅读
2018世界机器人大会:中国机器人企业向世界展示最新科技技术的平台

东京科学家在研究生物混合机器人上取得重大突破

生物混合机器人是一个全新的领域,涉及到在机器人内使用活的组织,而不仅仅是金属和塑料。肌肉是这种机器人....

发表于 08-13 14:08 16次 阅读
东京科学家在研究生物混合机器人上取得重大突破

安防机器人亿万级的大蛋糕,入局探索谁称王?

目前仅在国内做安防机器人的企业15家。近日,更是有京东、优必选等知名企业推出其安防/巡检机器人。可以....

的头像 机器人大讲堂 发表于 08-13 11:19 648次 阅读
安防机器人亿万级的大蛋糕,入局探索谁称王?

工业机器人主要涉及到哪些技术?

通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用,实现机器人操作机构的优化设计。

的头像 机器人博览 发表于 08-13 11:11 300次 阅读
工业机器人主要涉及到哪些技术?

关于伺服驱动器及机器人的智能制动控制设计解析

FLT引脚会在检测到过流、短路、热关断或开路情况时变成低电平。输出引脚通过连接器J5连接至制动线圈的....

的头像 电子发烧友网 发表于 08-13 10:27 191次 阅读
关于伺服驱动器及机器人的智能制动控制设计解析

美科学家开发出比人类还敏感的电子机器人“皮肤”

据外媒New Atlas报道,我们已经听说过柔性电子“皮肤”可以让机器人或假肢具有类似人类的触觉。然....

的头像 1号机器人网 发表于 08-13 09:23 204次 阅读
美科学家开发出比人类还敏感的电子机器人“皮肤”

无人机在公共生活中应遵守哪三个原则?

人们普遍认为,无人机被军方用于猎杀工具,被好管闲事的邻居当做窥视工具。

的头像 无人机网 发表于 08-13 09:04 345次 阅读
无人机在公共生活中应遵守哪三个原则?

捷克Rotorama获2018中国无人机公开赛冠军

8月10日,2018中国无人机公开赛——DCL国际邀请赛在长城打响,包括我国在内的七个不同国家、30....

的头像 无人机网 发表于 08-13 08:51 455次 阅读
捷克Rotorama获2018中国无人机公开赛冠军

超声波传感器在机器人中的应用

随着传感器技术的推广应用,机器人的发展也备受关注,同时也因为传感器技术的进步,使得工业机器人的发展有了支持。在机器人中使...

发表于 08-09 15:19 90次 阅读
超声波传感器在机器人中的应用

海西智能下棋机器人

       深圳市海西机器人有限公司是一家集研发、生产、销售于一体的高科技新能源公司,公司主打研发运动控制...

发表于 08-07 09:03 161次 阅读
海西智能下棋机器人

黑科技加持2018机甲大师赛,机器人版“王者”大战来了!

昨日,在深圳湾体育中心举办的第十七届全国大学生机器人大赛RoboMaster2018机甲大师总决赛现场,上演了“荷枪实弹”的机器人厮...

发表于 07-31 09:29 182次 阅读
黑科技加持2018机甲大师赛,机器人版“王者”大战来了!

选手SHOW|精通 “十八般武艺” 的机器人已经这么酷了?

今天小助手要给大家介绍的是来自重庆的睿豆团队,他们带来的参赛作品是一款智能家用服务机器人——睿豆机器人F01。 1切...

发表于 07-16 09:39 267次 阅读
选手SHOW|精通 “十八般武艺” 的机器人已经这么酷了?

真正吓人的技术!终于可以用“读心术”控制机器人了!

机器人你可能见得多了,但还是要通过触控或语音控制。你有想过有一天它可以读懂你的思想,或通过你的一个眼神,一个动作就懂你吗...

发表于 07-03 09:17 378次 阅读
真正吓人的技术!终于可以用“读心术”控制机器人了!

用于机器人或无人机的低成本激光导航传感器设计

摘要——许多室内机器人或无人机系统,使用激光测距传感器作为他们的主要导航传感器,用来画图、定位和避障。这种系统的成本和耗...

发表于 06-21 10:08 781次 阅读
用于机器人或无人机的低成本激光导航传感器设计

蛇机器人的控制与设计

发表于 06-20 18:53 835次 阅读
蛇机器人的控制与设计

机器蛇

在看到爬树机器人蛇和机器人鳗鱼的研究视频后,我受到启发,开始了这个项目。这是我第一次尝试使用蛇形运动来构建机器人,但这...

发表于 06-20 18:49 698次 阅读
机器蛇

ai智能外呼机器人引领时代浪潮

销售型的企业,基本靠电话营销拓客来实现效益的最大化。由于电销人员离职率高,且需求量大,必须不断的招人来实现业绩目标,这些...

发表于 06-15 10:34 335次 阅读
ai智能外呼机器人引领时代浪潮

用航模锂电池给一台机器人供电,但是每次换电池都需要把电源断开,可否将两块电池并联在电源处?

我用航模锂电池给一台机器人供电,但是每次换电池都需要把电源断开,可否将两块电池并联在电源处,使用时之将一块用于机器人供电...

发表于 05-29 09:14 1174次 阅读
用航模锂电池给一台机器人供电,但是每次换电池都需要把电源断开,可否将两块电池并联在电源处?