賓大與密大團隊研發全球最小全自主可編程微型機器人

二〇二五年十二月，賓夕法尼亞大學與密西根大學的研究團隊共同宣布一項重大技術突破：成功開發出全球體積最小、具備完全自主運作與可編程能力的微型機器人。這些微觀機器的精確尺寸約為二百乘三百乘五十微米（即0.2 x 0.3 x 0.05毫米），其尺度已與許多生物微生物相當，肉眼難以察覺。

此項研究的關鍵在於機器人能夠在沒有外部控制的情況下，自主運行長達數月，此持久的自主能力克服了科學界長達四十餘年的技術瓶頸。這些微型裝置的製造成本極低，據估計每個單位的生產成本約為一美分。它們的運作機制整合了電子感測、板載電腦運算以及光能驅動，在微觀尺度上實現了「感知、思考、行動」的完整閉環控制。

在推進技術上，研究人員採用獨特的電動力推進系統，摒棄了傳統微型機器人難以製造且易損的機械結構。這些機器人表面整合了太陽能電池，藉由光線激活，驅動內建電極產生微弱電場，進而推動周圍液體離子，利用產生的流體動力實現移動。這種不依賴移動部件的固態推進方式，賦予了機器人極高的耐用性，使其能在複雜液體環境中持續運作。

密西根大學團隊負責開發了超低功耗的「大腦」，其微型電腦功耗僅約七十五 nanowatts。賓州大學團隊則專注於推進系統設計，領導研究的 Marc Miskin 教授指出，他們成功將自主機器人的尺寸縮小了約一萬倍。這些機器人能透過光脈衝進行供電與編程，且每個單元帶有獨特識別碼，允許在群體中進行個別任務分配。

這些微型機器人具備偵測周遭環境的能力，其電子感測器能以高達攝氏三分之一度的精度偵測溫度變化，使其能夠追蹤溫度升高的區域，或將溫度讀數作為細胞活性的代理指標，實現對單個細胞健康的長期監測。此外，它們還能調整電場執行複雜路徑，甚至能集體協作移動，最高速度可達每秒一個身軀長度。

此項技術的潛在應用前景廣闊，特別是在生物醫學領域，可望用於精準的細胞健康監測與疾病追蹤。在工業製程方面，這些微型自主單元也能協助進行傳統工具難以觸及的微尺度元件組裝與檢測。儘管研究成果顯著，但當前機器人需在過氧化氫溶液中運作，此溶液對活體細胞具有毒性，因此在直接應用於人體前仍需進一步的環境適應性研究。此項工作成果已發表於《Science Robotics》與《美國國家科學院院刊》（PNAS）等頂尖學術期刊。