科学家研制出可处理胃部问题的胶囊机器人

仅在美国,每年就有3500例纽扣电池被误吞的报告。通常,纽扣电池能被消化掉,但如果它们进入了食道或者胃里长时间与食道或者胃的组织接触,它们将产生电流、电离出氢氧化物,这将会对器官组织产生极大的伤害。

据美国麻省理工学院网站2016年5月12日报道,在模拟人的食道和胃的实验中,美国麻省理工学院、英国谢菲尔德大学和日本东京工业大学的研究人员已经研制出一种微小的折叠机器人,可以从进入人体的胶囊中将自己展开,并通过外部磁场进行操纵,从胃壁上爬过,取出被误吞下的纽扣电池或修补伤口。

研究人员在2016年5月的“国际机器人与自动化大会”上发表了这项新成果的论文。

虽然这一新型机器人的前一代产品已在2015年的“国际机器人与自动化大会”发布,但新机器人的躯干设计有了很大的差异。与它的前辈一样,它可以通过“粘滑运动”移动自身,移动时其附肢通过摩擦粘附于表面,通过其躯干的收缩,改变其重量分布而进行滑动。

和其它多款折叠式机器人相似,新型机器人采用三层结构,中间层会遇热收缩。中间层收缩时,上下两层上的裂缝样式将决定机器人的折叠方式。

机器人的设计形态经过了无数次的修改,最终成为今天的形状。想要实现机器人的粘滑运动,必须使得机器人尽可能的小,同时需要足够硬。

为了补偿生物相容材料的刚性不足,研究人员提出一项新的设计,即减少裂缝。同时,收缩形成的褶层也能提高机器人的硬度。

但由于胃里面充斥着液体,机器人的移动并不能完全依赖粘滑运动。经科研人员计算,需要依赖水进行20%的移动,其他80%则靠粘滑运动。因此科研人员把机器人躯干设计成鳍型。

机器人的设计还需要考虑到胶囊外壳问题,以方便病人口服进体内,所以它的体积要尽可能的被压缩到最小。同时,胶囊进入体内溶解后,它还要有足够的力让自己完全伸展开来,才能顺利进行收缩移动。研究人员经过了反复试验,设计出了长方形的机器人,其能像手风琴一样折叠多层,并将其长轴和捏脚充当牵引点。

负责向前移动的一个“手风琴”褶皱层中心使用的是一块永磁体,借磁场的改变可以在身体外部控制机器人移动。施加给机器人的力主要是旋转力,快速旋转可使机器人原地旋转,但慢速旋转则可使机器人沿其一条固定的腿旋转移动。在实验中,研究人员采用控制机器人的同一块磁体吸附住误吞进体内的纽扣电池。

原文发布于微信公众号 - 人工智能快报(AI_News)

原文发表时间:2016-06-24

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