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
  • 三国时期

    三国时期

    这是一个三国乱世,在这个时代英雄辈出,枭雄林立,看主角如何一步步成为人上人,实现自己的梦想。此书为架空历史,可以理解为异界的三国,而这个三国却又和我们的三国如此相似。。。。
  • 抗日风雷 一个中学生的传奇

    抗日风雷 一个中学生的传奇

    亲爱的读者和网编。因为本书用《抗日风雷之学生传奇》的名字和铁血读书网签约,根据行规,本书不能在此继续更新。给各位带来的不便,紫金燕山表示道歉。小说阅读网是一个优秀的网站,在此表示敬意。喜欢本书的读者,希望到铁血读书来。紫金燕山敬上。
  • 浮沉乱世决

    浮沉乱世决

    混乱的战争年代,各国儿女的爱恨情仇。齐国皇裔张正锋的一步步成长,练无极,纵横天下;修孤横,力挫八方,终成一代明帝。
  • 枫叶的荣耀

    枫叶的荣耀

    布莱恩坐在沙发上,慢慢的开始回忆起了自己的故事,自己在战争中的所作所为,对此他只会对此笑笑,然后说道:“不过是些过去的事情罢了。”
  • 长恨玉

    长恨玉

    刘义灭晋建宋、与拓跋极建立的魏朝南北对立,史称南北朝!刘义病重、却临时改意、欲废太子刘重而立周王刘隆?为何周王提前知晓太子欲逼宫?刘义还未断气、周王便发动“正安门变”灭了东宫上下一百余三人!顺利登位、隔年又主导“班门叛案”!亲令影林卫诛杀上将军班卫一家四十三口!一时悬案重重如迷雾萦绕整个应天城。然、太子心腹汪伦潜逃,帝设赤幽营极力追杀,已然一十三年!汪伦终于死了、民间却有先太子后人存世之说,建有“旧龙会”。流言四起、刘宋皇帝的即位之谜再次被推倒风口浪尖。几乎同时、大将军王晓突然发难,明乃班卫之子,欲求皇帝平反当年弥天惨案!大宋皇朝、如同春木逢雷,浊烟四起,孰是孰非、谜团不解、何以为存……
热门推荐
  • 网游之血族盛世

    网游之血族盛世

    公元末法时期,地球开始出现可以助于修行的能量,有种叫做异能者的人类,由此诞生。谁什么让他独闯高家大院?是什么让他放不下心中的那道坎?是哪些兄弟一直不离不弃的帮助着他?他的命运不允许被别人改写,他要带领自己的血族团队,为了一个兄弟,进去一个叫做重生的游戏中。
  • 冰火灵决

    冰火灵决

    富家公子苍峰因醉酒穿越……原以为会和无数的穿越者一样,获得盖世神通,赢取江湖侠女,走上人生巅峰,但无奈这一切皆是命运的安排!有房有车,穿越到这种鸟不生蛋的地方,天要亡我?灵气大陆,五行灵气,相生相克,牵一发而动全身……无数的阴谋接踵而至,想赢,那就与天斗吧!灵气大陆,唯我独尊!
  • 广告与消费心理学

    广告与消费心理学

    本书介绍了广告与消费心理学的基本理论、研究方法及最新研究成果;系统阐释了广告的消费心理学基础,深入挖掘出广告运作过程中的消费心理学规律。
  • 那是不了了之的爱情

    那是不了了之的爱情

    在那个懵懵懂懂的时期里,你或许会遇到,或许遇到过,又或许已经遇到那么一个人。那么一段感情。到后来,你也不知道那是不是所谓爱情。可是那段情,却一直深埋于心。我也曾遇到过,那是一段不了了之的爱情。
  • 血之祭祀:妖精武装

    血之祭祀:妖精武装

    妖精,一种奇异的,上个文明留下,依附人类生存并提供给人类强大力量以及特异能力的生物。得到妖精力量的人,被称作──妖精使,而附着在人身上,帮助人战斗的形态,则被称为──妖精武装。普通的高中生杜明,不小心被卷入两个妖精使的战斗……作者:捉老鼠的狗
  • 楚皇朝

    楚皇朝

    作为一个杀手,杀人是他的职业,是他的工作,死亡对他来说已经麻木。当这位杀手穿越到了乱世之中,嗜血的他究竟会掀起怎样的旋风。千军万马,铁血征战,创旷世帝国。且看杀手骆白云异世行,如何在派系林立的势力中打开自己的那片天,并让那片天慢慢占据整个世界。
  • 一剑动荡天下

    一剑动荡天下

    一把会发出奇怪萧声的铁剑让慕容昊走到哪里都被围追堵截。这些人中既有十恶不赦的武林败类,邪教尊主,亦有五大门派的正派人士,甚至连那些销声匿迹数十载的大人物都纷纷出现,加入争夺的队伍。而慕容昊,却要查出杀害他全家几十口的宿敌。他是慕容昊,他注定要持剑,独挑武林!
  • 重生影后:放开本小姐

    重生影后:放开本小姐

    父亲高富帅,可惜狠心凉薄;母亲俏佳人,可怜无门小户;哥哥风流倜傥,无奈不认亲娘!梅锦一朝穿越,曾是丞相女,而后又化身为将军,谋士的她,又如何应对世家私生女的身份?好不容易抽了身,原以为两情相悦的良人景陵却是娶了他人,变成了自己的姐夫。断绝关系后,堂弟景拓却缠上了自己,蜜语甜言,上下其手,忍无可忍,鞭子走起,“够了,你以为本小姐是吃素的吗!”
  • 过去那点事儿

    过去那点事儿

    幼年、童年、少年、青年,四个阶段,N个碎片小故事。你、我、他,90后的大多数,共同的记忆(或许)。“剧情”不跌宕起伏,文笔不精彩亮眼,贵在真实(也唯有真实了,哈)。
  • 翛妖

    翛妖

    她家中排名最小,很不讨喜,就连亲爹都想尽办法弄死她。拜月教是苗疆第一邪教,无翛是护法却掌握着大权,爱好就是10多岁的女童辅佐为教主,在受宠时想尽办法让她们样子保留在10岁的样子,直到下个教主的出现,把旧的折磨致死,亲爹对她无可奈何,只好把她送给了拜月教,当她遇上他,她的人生便发生了改变。。。。