微型機(jī)器人(micro robot)是典型的微機(jī)電系統(tǒng)。世界各國已經(jīng)在微型機(jī)器人的研究方面取得了不少成果。
微型機(jī)器人的體形很小，和差翅亞目或蒼蠅一樣大，有的甚至更小，小到我們看不見它們。
發(fā)展
微型機(jī)器人的發(fā)展依賴于微加工工藝、微傳感器、微驅(qū)動器和微結(jié)構(gòu)四個方面。這四個方面的基礎(chǔ)研究有三個階段：器件開發(fā)階段、部件開發(fā)階段、裝置和系統(tǒng)開發(fā)階段。現(xiàn)已研制出直徑20微米、長150微米的鏈連桿，200微米×200微米的滑塊結(jié)構(gòu)，以及微型的齒輪、曲柄、彈簧等。貝爾實(shí)驗(yàn)室已開發(fā)出一種直徑為400微米的齒輪，這種發(fā)明使用在一張普通郵票上可以放6萬個齒輪和其他微型器件。德國卡爾斯魯核研究中心的微型機(jī)器人研究所，研究出一種新型微加工方法，這種方法是X射線深刻蝕、電鑄和塑料膜鑄的組合，深刻蝕厚度是10~1000微米。
微型機(jī)器人的發(fā)展，是建立在大規(guī)模集成電路制造技術(shù)基礎(chǔ)上的。微驅(qū)動器、微傳感器都是在集成電路技術(shù)基礎(chǔ)上用標(biāo)準(zhǔn)的光刻和化學(xué)腐蝕技術(shù)制成的。兩者之間不同的是集成電路大部分是二維刻蝕的，而微型機(jī)器人則完全是三維的。微型機(jī)器人和超微型機(jī)器人已逐步形成一個牽動眾多領(lǐng)域向縱深發(fā)展的新興學(xué)科，它的影響力度是相當(dāng)高的。
2020年08月，來自南加州大學(xué)的研究人員發(fā)明了一款乙醇驅(qū)動的微型昆蟲機(jī)器人，在解決微型機(jī)器人能量來源問題上提供了全新思路，朝著研發(fā)完全自主微型機(jī)器人的目標(biāo)邁進(jìn)了重要的一步。
該微型機(jī)器人的名稱為RoBeetle，不同于其他依靠電池或外接電線驅(qū)動的微型機(jī)器人，它的能量來源是甲醇。它長15毫米，質(zhì)量只有88毫克（大約相當(dāng)于三粒大米），卻可以拖運(yùn)其自身重量2.6倍的物體。它能夠攜帶95毫克的燃料，燃料最多可以為其供電2個小時。
行走結(jié)構(gòu)
微型機(jī)器人要有自動行走(或爬行)的能力，就必須有行走機(jī)構(gòu)。現(xiàn)在微機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)主要有：
①輪式行走機(jī)構(gòu)，只適宜在較平坦的地面上行駛。
②履帶式行走機(jī)構(gòu)，可以在不平坦的地面上行駛。
③用腳行走，用得最多的是四腳和六腳的行走機(jī)構(gòu)，如要求在不平坦的地面上行走，則機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。
④靠慣性或自動伸縮的步進(jìn)蠕動式行走機(jī)構(gòu)。
⑤在液體中用螺旋槳或其他方式推動前進(jìn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
分類
目前，開發(fā)的微型機(jī)器人有以下三大類：
(1)固定型微型機(jī)器人。其外觀像石頭、樹木、花草，裝有各種微型傳感器，可以探測出人體的紅外輻射、行走時的地面振動、金屬物體移動造成的磁場變化等，并將信號傳送到中央指揮部，指揮部可控制防御區(qū)內(nèi)的武器自動發(fā)起攻擊。
(2)機(jī)動式的微型機(jī)器人。它們裝備有太陽能電池板和計(jì)算機(jī)，可以按照預(yù)定程序機(jī)動進(jìn)入敵人陣地與敵人同歸于盡。
(3)生物型微型機(jī)器人。研究將微型傳感器安裝到動物或昆蟲身上，構(gòu)成微型生物機(jī)器人，使其進(jìn)人人類無法到達(dá)的地方，執(zhí)行戰(zhàn)斗或偵察任務(wù)。
鑒于微型機(jī)器人巨大的技術(shù)潛力和應(yīng)用前景，美國航空航天局(NASA)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(NASA/JPL)和DARPA合作，從1996年起制定出一系列計(jì)劃，進(jìn)行空間和軍用微型機(jī)器人的研究開發(fā)。例如，火星漫游微型機(jī)器人Sojourner于1997年7月在火星著陸，長60 cm，高和寬分別為30 cm，自重約為11 kg，裝有攝像機(jī)和多種傳感器等。
應(yīng)用
微型機(jī)器人可以在原子級水平上工作。例如，外科醫(yī)生能夠遙控微型機(jī)器人做毫米級視網(wǎng)膜開刀手術(shù)，在眼球運(yùn)動的條件下，切除彈性視網(wǎng)膜或個別病理細(xì)胞，接通切斷的神經(jīng)；在患者體內(nèi)或血管中穿行，一旦發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞就立即把它們殺死以及刮去主動脈上堆積的脂肪等；可以將微型機(jī)器人胃鏡放進(jìn)胃內(nèi)對胃進(jìn)行全面檢查。
微型機(jī)器人還可以用于精密制造業(yè)的加工，用它制造存儲量更大的電腦存儲芯片，以及加工精度極高的“超平面磨床”等。微型機(jī)器人的作業(yè)能力達(dá)到了分子、原子級水平，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了藝術(shù)家在頭發(fā)絲上作畫的程度了。
應(yīng)用微型機(jī)器人技術(shù)，可以使各種各樣的航天測量變得更為輕巧，磁帶錄音機(jī)之類的家用電器也會變得更加小巧和多用，電視屏幕可以做得又大又薄，其上各點(diǎn)的光亮度，是直接可以用微型機(jī)器人自動控制的。微型機(jī)器人也將使機(jī)械學(xué)發(fā)生一場革命。
微型和超微型機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，它可以用于航海、農(nóng)業(yè)、通信、航空航天、家庭和醫(yī)療等方面。例如：扔下成千上萬個微型機(jī)器人去咀嚼輪船底部的貝類和苔蘚植物，能節(jié)省航行能源；將成千上萬個微型機(jī)器人撒在莊稼地內(nèi)，讓它們?nèi)ヒ篮οx，減少農(nóng)業(yè)的損害使之有好收成；飛行微型機(jī)器人載著濕度儀和紅外傳感器在田野上飛翔，當(dāng)發(fā)現(xiàn)農(nóng)田有干旱現(xiàn)象時，便降落在灌溉系統(tǒng)的閥門上，將干旱信息傳輸給傳感器，打開閥門，定量灌溉農(nóng)田。
微型機(jī)器人可以攜帶攝像機(jī)和微型光纖，進(jìn)人人類無法到達(dá)的地方去察環(huán)境，存儲或傳輸圖像。當(dāng)地下電纜斷了以后，讓數(shù)萬個微型機(jī)器人沿著電纜爬行，爬到斷頭時，便讓“雙手”搭在前端斷頭上，于是微型機(jī)器人便成為連接導(dǎo)線，永久留在電纜上。
微型機(jī)器人可以清潔、修理太空望遠(yuǎn)鏡，檢查載人飛船熱屏蔽罩，給飛機(jī)機(jī)罩除冰。如果將大量的飛行微型機(jī)器人部署在其他星球上，機(jī)器人則可以發(fā)回各種所需的信息。
除了上面的功能之外，微型機(jī)器人每天晚上還可以在商店和倉庫附近放哨，防止盜竊者進(jìn)入，并且，微型機(jī)器人還可以在住房隱蔽處除塵，進(jìn)人家用電器內(nèi)部檢查和維護(hù)。
參考資料 >
靠酒精驅(qū)動，88毫克的微型機(jī)器人可持續(xù)工作2小時.澎湃新聞.2020-08-23