史上最小的遥控步行机器人问世！这些机器人仅有半毫米宽，体积甚至小于一只跳蚤，却能够行走、弯曲、扭转、拐弯和跳跃。

这些小巧的机器人能够在狭小的空间内执行重要的任务，例如在微创手术中担任助手。由于它们的体积非常小，可以轻易进入人体内部，完成诸如清除阻塞的动脉、止血或消除恶性肿瘤等任务。

这些微型机器人的创造者包括美国西北大学的黄永刚、John A. Rogers两位冠名教授以及清华大学航天航空学院的张一慧教授。这三位专家组成的团队实力雄厚，其中黄永刚是中科院外籍院士及美国国家科学院、工程院、艺术与科学院三院院士；John A. Rogers也是美国四院院士。相关研究成果发表在5月25日的《科学·机器人》杂志上。

研究人员制作了多种不同形态的微型机器人，其中最引人注目的是形似螃蟹的机器人，它们的爬行动作十分有趣。这些机器人不仅外观独特，而且动作敏捷，能够以每秒10次的速度快速变形，行走时平均每秒移动半个身体长度。

黄永刚指出，在如此微小的机器人上实现这种功能极具挑战性。研究团队选择了一种形状记忆合金材料，并将其与二氧化硅和另一种骨架材料结合，以实现形状的记忆和塑形效果。不同于传统的机器人，这些微型机器人并非依靠复杂的硬件、液压或电力驱动，而是通过热驱动来实现动作。张一慧解释说，利用激光扫描机器人，由于其材料的热膨胀系数不同，加热后材料间产生的热学失配能够驱动机器人不断变化形态，从而产生运动。

John A. Rogers进一步解释道：“由于这些结构非常小，热量传递迅速，冷却也非常快，冷却后机器人又会恢复原状，这就是它们能够快速响应的原因。”

激光不仅能够远程控制机器人，其扫描方向还能决定机器人的行动方向。例如，从左至右扫描，机器人则从右向左行走。

此外，每种形态的机器人都能做出不同的动作，通过不同的形态设计和腿部协调，机器人可以实现爬行、跳跃、拐弯和行走等多种运动模式。

张一慧表示：“这些微型机器人将在微创手术中发挥重要作用，由于它们体积很小，可以轻松进入人体内部，完成清理阻塞的动脉、止血或消除恶性肿瘤等任务。”

研究团队的创新成果源于一种微尺度三维结构组装方法，该方法最早于2015年在《科学》杂志上以封面论文形式发布。这种方法首次将可控力学屈曲应用于微尺度的复杂三维结构组装，实现了从二维微纳米薄膜到三维细微观结构的高精度组装。

张一慧介绍，这种方法的关键在于先制作二维形态的结构，然后通过力学载荷使其巧妙地变成目标三维结构，就像折叠立体圣诞卡一样。在此过程中，一个由柔软弹性聚合物制成的组装平台起到了重要作用，这种材料具有很强的拉伸性，便于将平面薄膜图案在上面进行压缩。

这种方法不仅适用于多种材料，包括半导体硅、金属、陶瓷、聚合物、塑料等，还适用于从纳米到分米的各种尺度下的材料组装。因此，通过这种方法可以开发出各种形状和大小的步行机器人。

张一慧说：“这种制造方法为我们提供了无限的可能性，我们可以创造出各种形状和大小的步行机器人，这是一项充满趣味的创新。”

张一慧对科研抱有浓厚的兴趣，他希望通过自己的研究解决一些技术难题和关键科学问题。他出生于安徽芜湖市南陵县，本科毕业于南京航空航天大学，在清华大学航天航空学院取得了硕士和博士学位，研究方向是先进材料与结构的变形和失效行为。

2011年，张一慧前往美国西北大学，师从黄永刚教授。黄永刚教授是无机柔性电子技术的开创者之一，对张一慧产生了深远影响。在黄永刚的指导下，张一慧逐渐掌握了柔性电子技术，并与John A. Rogers团队合作，发展出了屈曲力学引导的微尺度三维结构组装技术。

除了微型机器人，研究团队还利用该组装技术开发了可重构三维微电子器件、低频振动能量收集器、仿生微电子飞行器等多种新型微器件，相关成果陆续在顶级期刊上发表。

目前，微型机器人研究仍处于探索阶段，未来研究团队将进一步提升其与人的交互能力和智能化水平，赋予机器人更多智慧。