全球首款全可编程微型游泳机器人问世
近日，宾夕法尼亚大学与密歇根大学联合研发团队宣布推出世界上最小的全可编程自主机器人，将自主机器人尺寸缩小至微观尺度，为可编程机器人技术开辟全新应用路径。
极小尺寸、低耗耐用、低成本
该微型游泳机器人单个体积仅200×300×50微米（小于一粒盐），肉眼近乎不可见，单台成本约1美分，可持续运行数月。其尺寸与生物微生物相当，具备独立环境感知与响应能力，有望应用于医学领域（如单细胞健康监测）及先进制造业（如微型设备构建）。
电场驱动：突破传统运动机制
区别于鱼类依靠身体摆动推水的牛顿力学机制，该机器人通过电极产生电场，驱动溶液中离子运动，进而带动水分子形成推力。研究团队可通过调节电场控制机器人实现复杂轨迹移动，甚至群体协同游动，速度达每秒一个体长。驱动电极无活动部件，可靠性高；并支持LED光照充电，保障长期连续运行。
攻克微型化两大核心瓶颈
宾夕法尼亚大学马克·米斯金助理教授指出，机器人微型化长期受限于宏观与微观尺度下主导力的转变——当尺寸缩小至细胞级别，粘滞力、表面张力等表面积相关力远超惯性与重力，传统驱动结构失效且制造难度极高。
密歇根大学大卫·布劳团队依托世界最小计算机技术积累，成功突破两项关键挑战：
- 超低功耗电路设计：针对微型太阳能电池仅75纳瓦输出（比智能手表低10万倍以上），研发极低电压运行电路，使计算机功耗降低超1000倍；
- 指令压缩与内存适配：重构程序指令集，将多步推进控制压缩为单条特殊指令，显著缩短代码长度，适配亚毫米级芯片的极小内存空间。
最终实现首款具备自主决策能力的亚毫米级机器人。
集成“大脑”“感官”与“马达”的微型系统
机器人搭载高精度电子传感器，温度检测分辨率达±1/3℃，可向升温区域定向移动或实时回传数据——这一特性使其成为单细胞活动监测的理想载体。编程与供电均通过光脉冲完成，每个机器人拥有唯一地址，支持加载个性化程序。此次成果验证了在肉眼难辨尺度下集成决策单元（“大脑”）、传感模块（“感官”）和驱动单元（“马达”）并长期稳定运行的技术可行性，为后续叠加更多智能功能奠定基础。
国内突破：3D仿手型微纳机器人实现精准操控
2025年9月，中国科学院理化技术研究所郑美玲研究员团队在3D微纳机器人制备与应用领域取得重要进展，实现对单颗粒及活细胞的精准抓取、运输与释放。相关成果发表于《极端制造》（International Journal of Extreme Manufacturing）。
多材料、多模块、多功能集成
该3D仿手型微纳机器人尺寸约40微米，小于头发丝直径，外形类似微型机械手。团队采用飞秒激光直写技术，一体化制备出集成pH响应抓取模块（“感应夹子”）与磁响应运输模块（“微型马达”）的多材料机器人。顶部pH模块与底部磁驱动模块可独立响应外部刺激，协同完成抓取、平移、翻转等复杂三维空间操作，突破传统单材料微纳机器人功能单一的局限。
面向精准医疗的应用前景
该机器人未来有望应用于靶向给药——携带治疗药物在人体内精准穿梭，并在病灶部位可控释放，成为临床精准诊疗的重要工具。中外团队的系列突破共同推动微纳机器人技术迈入实用化新阶段，为微观尺度下的精准操控、疾病早期干预与个性化治疗提供关键技术支撑。