微纳操作,是指在微米/纳米尺度上制造具有特定功能器件的技术。微纳操作机器人,是利用微纳操作技术制造而成,能够运行在微纳米尺度上,具有执行、感知、决策等功能的机器人,也称为微纳机器人。
微纳机器人是集材料、电子、机械、物理、化学、生物、医学等多种技术于一体的高技术、高精密产品。按照驱动方式来划分,微纳机器人可以分为电磁场驱动微纳机器人、静电驱动微纳机器人、压电驱动微纳机器人、超声波驱动微纳机器人、光驱动微纳机器人等。
随着科技不断进步,人类探索微观世界的步伐不断加快,采用的设备尺寸不断缩小、精度不断提高、功能要求不断提升,微纳机器人作用越来越重要。微纳机器人可以广泛应用在医学、生物学、仪器、工业、科研等领域。
根据新思界产业研究中心发布的
《2022-2027年中国微纳机器人行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,医疗是现阶段微纳机器人研究热度最高、未来最发展潜力的应用领域。微纳机器人可实现微纳米尺度的医疗操作,打开了细胞功能研究的新大门,是实现精准医疗的重要技术。以恶性肿瘤为例,肿瘤组织可利用手术等方式进行切除,但肿瘤细胞易转移,这是导致患者死亡的重要因素,微纳机器人可对肿瘤细胞进行精准探测,从而实现精准治疗。
目前在全球范围内,包括美国、德国、以色列、日本、中国等在内的多个国家均在开展微纳机器人研究,相关研究成果不断问世,我国研究进展与欧美国家处于同一水平。在我国,微纳机器人相关科研机构与高校主要有香港中文大学、哈尔滨工业大学、中国科学院沈阳自动化研究所等。
新思界
行业分析人士表示,2021年3月,中国科学院沈阳自动化研究所在“Acta Pharmacologica Sinica”上发表了基于微纳操作机器人的肿瘤转移过程中多尺度机械特性的研究综述论文;2021年12月,哈尔滨工业大学团队在“Advanced Intelligent Systems”上发表了面向高性能微纳操控的仿生多足压电机器人设计思想的学术论文。
微纳机器人个体微小,在治疗疾病时,可多台机器人同时使用,这需要利用机器人集群技术,控制多台微纳机器人完成指定任务,最终达到治疗目标。2022年6月,香港中文大学团队研发了用于微纳机器人集群自主巡航的人工智能控制系统,发表在Nature子刊“Nature Machine Intelligence”上。相关研究成果的陆续问世,有利于推动我国微纳机器人产业化发展步伐不断加快。