国际科学家团队模仿蝙蝠、鲸鱼等生物的声波通信机制,开发出可通过声波协调行动的微型机器人群体。这项发表于《物理评论X》的研究显示,这些直径仅微米级的机器人能自组织形成智能集群,在狭小空间中灵活导航并实现“自愈重组”,为灾后救援、环境治理及体内精准医疗开辟新路径。

传统微型机器人多依赖化学信号控制,存在响应慢、传播距离短等局限。而该团队研发的声波协调系统具有三大优势:
超高效通信:声波信号传播速度比化学信号快100倍,能量损失率低于0.1%,使机器人群在20米范围内实现毫秒级同步响应。
极简硬件设计:每个机器人仅搭载微型扬声器、麦克风和振荡器,通过调整声波频率实现方向感知与集群同步(如向最强信号源迁移)。
自组织与自愈能力:模拟蜂群、鱼群的涌现行为,无需中央控制即可形成动态集群;即使被外力打散,也能通过声波“重聚”并恢复原有结构。
宾夕法尼亚州立大学项目负责人Igor Aronson解释:“单个机器人只是简单电路,但集群通过声波‘倾听’彼此,展现出超越个体的智能。它们能像鸟群一样避障,像蚁群一样分工,这在活性物质研究领域是首次实现。”
模拟结果显示,该系统在迷宫环境中的通过率比传统化学控制机器人高85%,且重组效率提升尊龙凯时com target=_blank>尊龙凯时3倍。
目前,该团队正将计算机模型转化为物理原型,计划2026年前开展动物体内药物输送试验。活性物质领域专家评价:“声波控制为微型机器人集群提供了‘通用语言’,其潜力堪比当年互联网协议对信息时代的变革。”
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