登陆注册
6275500000043

第43章 微机械学应运而生——20世纪末微型机器人的诞生

科学家预言,20世纪最伟大的科学领域是微世界,比针尖还小的微型机械开创了崭新的科学领域。微型机器人,已成为人类骄子。

多大的机器人算微型机器人?在20世纪80年代,日本东京大学教授林辉的定义是:1毫米至10毫米为小型机械,10微米至1毫米为微型机械,10纳米至10微米为超微型机械,统称为微型机械。微型机器人的体积,可以做到微米级甚至亚微米级,重量轻至纳克,加工精度达微米、纳米级。

日本一家公司,已经用微型零件安装了一辆能开动的微型汽车,它的大小相当于一颗米粒,静电马达的直径只有1-2个微米。这家公司,还制造了一种能开动的微型车床,大小只有普通车床的万分之一;公司制造的人工智能尺蠖,直径只有5.5毫米。据称,不久的将来,这种人工智能尺蠖,将有可能在核电站的弯弯曲曲的管道中爬行,去寻找管道的裂缝。

德国微型技术研究所的物理学家沃尔夫冈·埃菲尔德,已研制出一架双引擎直升机,重量不到0.5克,能向空中升起130毫米。它的高性能微型马达,功率为1瓦,每分钟转速可达10万转,个头却只有削尖的铅笔尖那么大。这种尺寸只有黄蜂大小的直升机,虽然离实用还有很大距离,但是它令人信服地表明,极其微小的微型马达,最终将能用来驱动电子显示器、手表、微型计算机、激光扫描器和微型外科手术器械等。

要做成微型机器人,原先的工业技术已完全不适用。构成微型机械必须有非常小的零件,制造那样的零件,要求材料、加工方法和组装,都必须开发全新的技术。美国得克萨斯仪器公司利用制造硅片的蚀刻工艺,来制造尺寸极小的微电子机械系统——MEMS。MEMS技术是集成电路微细加工技术,它将驱动器、传动装置、传感器、控制器、电源集成于几立方毫米的多晶硅片上,因而能获得机电一体化的微型机械。一些MEMS的雏形已在美国、日本、德国获得广泛应用。例如,一种直径只有头发丝粗细的自动检测传感器,已经安装在数百万辆小汽车里,当它感到冲击来临时,就会让空气包自动张开,保护司机和乘客。

科学家发现,微型机械的可靠性和结实程度非常惊人。美国的贝尔实验室将一辆微型机械震动了20亿次,根本没有损坏它一丝一毫,因为它实在太轻,就像把纸屑往地上摔一样不会受损。

微型机器神奇的前景,引起了科学家的高度重视和浓厚兴趣,于是一门新兴学科——微机械学也就应运而生。

1991年10月,日本投资1.7亿美元研制出一种微型潜艇状胶囊,内装袖珍机器人。胶囊的直径仅8.5毫米,像艘小潜艇,若被吞进胃中,它能观察和分析胃部情况,医务人员便可通过遥控指挥,操纵胶囊内的电脑程序进行工作,遇到病灶还可以进行治疗,完成治疗任务后,便随粪便排出,对人体丝毫无损。

日本生产的另外一种微型导管,直径仅5毫米,尾部有摄影机和激光机,管内装有机器人。管子可以从皮肤插进血管,也可以插入胆囊或胰脏。机器人进入人体后,可以通过它的摄影机,把人体内的状况清晰地显示在电视屏幕上,供医生作出正确诊断;体内的机器人也可以直接用于治疗。

日本东京大学工学部的肥健纯教授等人,研究出可以进入人脑进行手术的机器人。实际上这是一支小小的针,针上装有小型激光手术刀和能吸收组织的装置。手术时,通过观看X线和CT成像的合成立体头部图像,确定手术的部位以及进针的角度和深度,针进到合适位置,就在计算机的控制下开始手术。这台设备1994年已开始临床应用。

为了确保手术安全,美国眼外科医生查尔斯与一实验室合作,于1996年研制出一个防止手术时手颤抖的机械系统,设计出代替人手动作的机器人。当医生移动操纵杆1厘米时,机械手术刀则只移动1毫米,使得手术动作细微精确,还可避免意外事故的发生。查尔斯当时预计,这种手术刀在两年内可望投放市场。

美国明尼苏达大学的波拉研制的一个装置,能在血管中行走,能在人体血液中输液,还可以连续地在血液中监视糖尿病人的葡萄糖浓度,并将胰岛素输送给患者。

在匹兹堡的卡内塞基梅隆大学,有人发明了一个微叶轮,它可应用于动脉粥样硬化患者体内。它的叶轮刀片比头发丝还细,被放置在人体血液中时,血液一流动,叶轮就旋转。

能进入人体的各种袖珍机器人,已经微小到匪夷所思的程度;它们在医学上所起的作用,是半个世纪以前的人所无法想象的。

同类推荐
  • 末夏风歌

    末夏风歌

    在平凡的岗位上平淡活着的关成瑜,因为一次同学的偶然邀约,巧遇绝世美女马舒凡,两人在阴差阳错之下通过河图石阵穿越到夏朝末年,面对历史“第一暴君”夏桀,他们将开启一段怎样的奇异旅程呢?
  • 风雨十二国

    风雨十二国

    盘古开天乾坤定,乾坤之间百物生风雨不安满昼夜,雷火山泽妄自动蜉蝣亦做长袖舞,沧海堪居方寸心华屋美人均可得,奈何桃花尽凋零
  • 乱世猛将传

    乱世猛将传

    各个朝代以及各个国家的英雄传奇人物都将聚集在一个年代
  • 公社谣

    公社谣

    一部中国式山野田园牧歌一帧帧旧时代的诗意画卷一份都市霓虹里最遥远的乡愁
  • 穿越之极品闲人
热门推荐
  • 前途叫渺茫

    前途叫渺茫

    如果你的人生不是被周围人安排的一番风顺,但你却不甘现状,有些时候有些事情不是无法改变,而是我们没有能力去改变,如何有能力?努力学习考进好大学?也许吧?但是总有一些人例外。我们这些普通人看自己的前途,很渺茫。
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 俯生一梦

    俯生一梦

    上辈子的孽缘纠葛痴恋让她被穿越,他位高权重却只想护她周全,可有些事终究要自己去解决。前世受过的苦,既然现在她复活了,就要一笔笔的把账算清,欠的情债也要一笔笔还。
  • 游蓝誓言:月星辰

    游蓝誓言:月星辰

    “这不是魔仙堡而是相亲堡,游乐你敢和我一起死吗?”“不会!因为我不会让你死!”游乐抱过小蓝轻吻道。这一生一世我从来都不后悔蓝不知道你是否愿意做我的王妃?此与你誓言!我用毫无好像的笔名发表过这本新书。
  • 奇葩姐妹闹翻天

    奇葩姐妹闹翻天

    沐小墨,陌萦木,苏若璃,千雪璃在去美国的飞机上坠机,四人分别穿越到四个不同的国家白陌国,黑冥国,蓝郁国,紫熠国,然而陌萦木和千雪璃的容貌改变,她们到底能不能相遇。。-“好痒,谁挠我的手,好讨厌”沐小墨说着便一爪纸拍过去,一旁的兜兜(白貂)看着不醒的主人,挠了挠主人的手,希望主人醒过来,却不想被主人一爪纸拍到了床下。兜兜还是不死心,又爬到了床上,对着沐小墨的手就是一口,“啊·····兜兜!”沐小墨猛地醒了,咬牙切齿的看着兜兜。。
  • 天环变

    天环变

    在这个年代里,在这片异陆上,没有传说中的魔法,也没有传说中的种种神说,在这个大陆上有的唯一就是凡力,这片大陆上凡力被无数岁月的修炼,早已成为万物的主调,生命的净源都在环之上。万法之环,无上威严,这块大陆大的离奇,一个小小的门派就可能掌管千里之地,跟何况那些大盟,大邦、大楼呢、总之大陆虽大,万国相现,千教林立,家族无数。亿兽争域,造就啦大陆精彩的一面,也造就啦很多英雄。也同时造就拉很多损人破利的坏蛋,而楚阳降临在一个看是微小而又神秘的家族。只不过无数年的风雨洗吏,把这曾经的大族给隐埋啦吧啦,有崛起的家族与势力,也有气势已尽坠落的族群和实力,而楚阳将是这大陆上最大的统治者。最尊贵的存在。这几句只不过是后话而已。异陆上的划分有、环气、环士、环灵、环罗、环王、环神、环宗皇、环圣皇、环天皇、环始尊、环魂、九转九世变虚化、
  • 极品小农民

    极品小农民

    小农民马良意外得到一个神秘小瓶,拥有催生作物,化腐朽为神奇的力量。从此,小农民走上一条逆天改命的道路。什么特种兵,神医,天才狂才,通通都OUT了,只要农民才能拯救世界!你不要小瞧农民,因为周总理说过“都是为人民服务!”
  • 你有梦想吗之警察故事

    你有梦想吗之警察故事

    警察有警察的梦想,警察也有警察的故事。这里会让您了解很多您不知道的事情。但是,请一定要记住,这只是故事。
  • 抽风斋随笔

    抽风斋随笔

    很长时间以来,我觉得自己不正常。不久之前,具体来说应该是在一个星期之前,我的二大爷死了。当然,死的一点都不突然,他在医院的床上等死好一阵子了。按照我们这里的传统,人死了,小辈们总是要披麻戴孝的。
  • 使徒之第七子

    使徒之第七子

    这是魔法与战舰的故事,同时也是王子的多位面复仇之旅,故事将会很长,贯穿远古与多变的未来,情节将会跌宕,命运的线索将引导着战争使徒摧毁一个又一个世界,用生命与业火燃尽一切。只有毁灭,才能自由。但自由的背后,却是另一段早已注定的命运。