22、鞭毛细菌作为天然和混合微型机器人执行集体任务

鞭毛细菌作为天然和混合微型机器人执行集体任务

在科技不断发展的今天，微型机器人的研究成为了热门领域。鞭毛细菌作为一种独特的存在，为微型机器人的发展带来了新的思路。它既可以作为独立的天然微型机器人，在外部计算机的控制下工作，也能与合成部件组装成混合微型机器人。下面我们就来详细了解一下相关内容。

1. 人造微型机器人

1.1 人造微型机器人发展的技术限制

人造微型机器人是指完全由人造部件构建的微型机器人，尺寸通常小于一毫米。目前，许多研究小组都在探索制造所需结构的技术，其中微机电系统（MEMS）技术被广泛应用于基于硅的微型机器人的设计。然而，MEMS 技术面临诸多挑战：
- 组件集成困难 ：随着尺寸的减小，电子和机械组件（如执行器）的集成难度不断增加。
- 驱动效率降低 ：在几微米的尺度下，不适合的力会影响机械运动，导致嵌入式驱动系统的效率降低。
- 电压差距问题 ：板载电子设备和驱动系统所需的电压水平差距较大，需要额外的组件进行电压转换，这不仅增加了小型化的难度，还降低了微型机器人的功率效率。
- 电源问题 ：电力是微型机器人小型化的重要技术限制。目前，在每个微型机器人中嵌入足够的自主电源是一个难题，虽然有无线获取能量的方法，但随着机器人尺寸的减小，光伏电池或收集线圈等占用的表面积会相对增大。

为了克服这些限制，一些不依赖嵌入式电能的人造版本也在被研究，其中基于磁性的驱动方法较为流行。例如，一种简单的磁性微型机器人，其内部有一个磁芯，通过外部线圈产生的磁梯度来移动。其磁