近日，哈佛大學的一個研究團隊在機器人領域取得了重大突破，借助全新的制造技術創造出一個微型蜘蛛機器人，今后有望應用于醫學領域。該團隊的創新設計不僅有效減少侵入性外科手術，在醫學領域做出重大改變，還可以從工業設施的維護到拯救災民等各方面產生影響。
到目前為止，大多數先進的小型機器人都采用某種特定的模式：它們均為厘米級機器人，通常只有一個自由度，這意味著它們只能促成一種特定的運動形狀或類型的變化。由Harvard’s Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering（哈佛大學威斯生物啟發工程研究所）、John A. Paulson工程與應用科學學院（SEAS）和波士頓大學的科學家聯合研發的這款新型機器人并非如此。新型蜘蛛機器人為毫米級別，且由柔性材料制成，易于借助氣動和液壓動力移動，因此，該機器人具有前所未有的18個自由度。
相比其他同類產品，此款蜘蛛機器人更加小巧、靈活——對研發能在人體內進行相關操作的機器人的過程而言，這無疑是里程碑式的一步。
使用這項全新的技術制造蜘蛛或其他機器人生物的過程，主要涉及三種不同的技術。首先，利用微型激光切割出12層材料，相互粘合形成蜘蛛的身體和手臂。其次，借助軟光刻技術在這些層內繪制了一個復雜的微觀通道網絡；在感知到氣動或液壓動力時，這些微型“脈絡”可促成蜘蛛的移動。最后，為了達到其最終形狀，這些微流體通道中的一些通過可固化樹脂加壓。當用來自外部的UV光照射時，樹脂硬化并使較軟的層永久地彎曲成所需的形狀。
根據該研究的作者之一希拉·魯索（Sheila Russo）的說法，他們的“小怪物”蜘蛛可以改變自身的結構，可移動，甚至可以改變顏色。此毫米級蜘蛛機器人外形色彩多樣，其肢體能夠借助水或者酒精來驅動并模擬澳大利亞孔雀蜘蛛的表現。
雖然對這款機器人的表現很有自信，波士頓大學的助理教授兼創造者之一的Tommaso Ranzani表示，它目前的形式并非針對醫療應用而設計，更像是一種能力的展示。他在郵件中提到：“我們相信軟體機器人在減少風險、進行微創手術任務方面有著巨大的潛力?；蛟S在將來的某一天，這些軟體機器人會替代傳統手術工具，一躍成為‘操縱、與身體最脆弱組織（例如靜脈、動脈甚至神經）相互作用’的理想選擇。他們還可以服用藥物或做或組織檢查。”
但Ranzani認為類似的微型機器人也有可能對環境有所幫助，可用于維護工業設施，甚至協助太空探索。他表示：“‘蜘蛛機器人’是軟體機器人研發道路上的第一項成果。我們相信它將會推進新一代微型軟體機器人的發展，新一代機器人將借助其微型、可變形、彈性的外觀，探索高度非結構化、復雜的環境，被廣泛應用于人體內部對組織進行安全、精細的操作，以執行搜索、搶救等醫療任務。”
想象一下，未來某一天，一大群機器人在清理火箭發動機并固定微型飛行器，或在被地震摧毀的建筑物中尋找幸存者并提供急救——甚至只是進行一次清理以清除人體內堵塞的動脈。多么神奇的畫面啊，相信大家對這款蜘蛛機器人的期待值已經爆表了。
未來醫療：微型機器人助力精準醫療
今年年初，Diller的團隊有了一項突破：他們制作出了一毫米的機器人。此款機器人有兩只手臂，并且能夠通過磁場控制，因此它能夠在生物體內搭橋。Diller表示微型機器人不只是在運輸藥物方面大有作為，它們也能修復我們的血管和器官。
肌肉機器人
微型機器人有兩種輸送藥物的方式，一是攜帶藥物袋至體內特定部位，然后通過變形打開藥物袋。二是把機器人的橡膠體設計成海綿狀，先浸吸藥物，達到目的地后通過自身變形，擠壓釋放藥物，從而達到精準醫療的目的。
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史海拾趣
對于門控夜明燈電路，網友們可能會有多種問題，以下是一些常見問題及其詳細回答：
一、工作原理相關問題
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問：門控夜明燈電路是如何實現自動開關的？
答： 門控夜明燈電路主要通過門控開關、延遲電路、光控電路和電源電路等幾部分組成。當門打開時，門控開關觸發電路，使電燈點亮。同時，延遲電路控制電燈的點亮時間，一般為幾十秒左右。光控電路則確保在光線較暗的環境下（如夜晚）電路才會工作，而在白天則自動封鎖電路，避免電燈誤亮。 -
問：電路中的光控部分是如何工作的？
答： 電路中的光控部分通常由光敏電阻器（如MG45型）和相關的電子元件組成。光敏電阻器的阻值會隨著光照強度的變化而變化。在白天，由于光照強度大，光敏電阻器呈現低阻值狀態，導致電路中的某個三極管（如VT3）導通，進而封鎖整個電路，使電燈不會點亮。而在夜晚，光照強度減弱，光敏電阻器呈現高阻值狀態，三極管截止，電路恢復正常工作狀態，受門控開關控制。
二、安裝調試相關問題
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問：如何安裝門控夜明燈電路？
答： 安裝門控夜明燈電路時，首先需要將干簧管安裝在門框上，將小磁鐵安裝在門上，并確保兩者在門關閉時能夠對準并吸合。接著，將電路板固定在合適的位置，并連接好電源線和電燈線。最后，進行電路調試，確保電路能夠正常工作。 -
問：如何調整電燈的點亮時間？
答： 電燈的點亮時間主要由延遲電路中的電阻和電容決定。要調整點亮時間，可以通過改變電阻（如R2）的阻值或電容（如C1）的容量來實現。一般來說，電阻阻值增大或電容容量增大，都會導致點亮時間延長；反之，則點亮時間縮短。
三、故障排除相關問題
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問：如果電燈不亮，可能是什么原因？
答： 如果電燈不亮，可能是由多種原因造成的。首先，應檢查電源是否正常，以及電路中的保險絲是否熔斷。其次，檢查門控開關是否工作正常，即干簧管和小磁鐵是否能夠在門打開時正確觸發電路。此外，還應檢查光控電路是否因光線過強而處于封鎖狀態。最后，檢查電燈本身是否損壞。 -
問：電燈在白天也會亮，怎么辦？
答： 如果電燈在白天也會亮，可能是光控電路出現了問題。首先，應檢查光敏電阻器是否損壞或受到其他光源的干擾。其次，檢查與光敏電阻器相關的電子元件（如VT3）是否工作正常。如果問題依然存在，可能需要重新調整光控電路的靈敏度或更換相關元件。
四、其他相關問題
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問：門控夜明燈電路適用于哪些場合？
答： 門控夜明燈電路適用于需要自動照明的各種場合，如家庭玄關、走廊、樓梯間等。它能夠在人們進門時自動點亮電燈，為人們提供方便，同時也能夠節省能源。 -
問：如何選擇合適的電燈與電路匹配？
答： 在選擇電燈與電路匹配時，首先需要考慮電燈的功率和類型。由于門控夜明燈電路通常設計為低功耗電路，因此建議選擇功率較小、發光效率較高的電燈，如LED燈泡。此外，還需要確保電燈的電壓和電流與電路的輸出相匹配，以避免電路損壞或電燈燒毀。
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