莱顿大学研发出3D打印无需大脑的微型机器人，能像动物一样游泳和导航

频道：案例日期：2026-04-04 浏览：15

2026年4月3日，来自莱顿大学的研究人员丹妮拉·克拉夫特教授团队研发出一种无需传感器、软件或外部控制即可移动的微型机器人。它们只有几十微米长——远比人类头发的宽度还要细——但这些机器人却能游泳、感知、导航和适应环境。它们都没有大脑，所有行为完全取决于自身的形状以及与环境的互动方式。这类机器人为生物医学应用开辟了全新的可能性。

△微型机器人的特写镜头

相关研究成果以题为“Life-like behavior emerging in active and flexible microstructures”的论文发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2531743123

灵感源于自然

微型机器人的灵感来源于自然。克拉夫特说：“像蠕虫和蛇这样的动物在移动过程中会不断调整自身形状，这有助于它们在环境中穿梭。宏观机器人也同样利用灵活性来实现其功能。然而，迄今为止，微型机器人要么体积小而刚性，要么体积大而柔性。我们想知道，我们能否在实验室里制造出既小巧又柔性的微型机器人。”

结构	由多个自推进元件组成的非常灵活的链状结构
材料	合成材料，由我们实验室使用 Nanoscribe 3D 打印机 3D 打印而成。
元件尺寸	5微米
棒材接头尺寸	0.5 µm *
运动	自推进元素
速度	7微米/秒
*相比之下，人类头发的直径约为70-100微米。这已经是3D打印技术所能达到的极限了。

小巧、灵活且功能强大

为了探究其中的奥秘，他们设计了一种由柔性连接的链状结构，并使用3D微型打印机将其打印出来。令研究人员惊讶的是，施加电场后，这些链状结构竟然能够移动。当它开始游动时，其柔韧性赋予了它栩栩如生的姿态。团队在测试这些机器人的功能时玩得很开心。“当机器人减速甚至停止时，它会开始摇尾巴，好像想要挣脱束缚，”魏说。“这是因为机器人背部的部件仍然想要移动，而它们之所以能够移动，是因为它们具有柔韧性。”

“但这还不是全部，”克拉夫特补充道，“我们发现机器人的形状和运动之间存在持续的反馈：形状影响它的运动方式，而运动反过来又会改变它的形状。因此，这种微型机器人能够感知环境如何改变自身并做出反应，使其看起来栩栩如生。这意味着我们不需要微型电子元件就能集成智能功能。”魏教授说：“我们的微型机器人遇到障碍物时，会自动寻找其他路径。两个机器人相遇时，它们也会自然地避开彼此。” 这些机器人甚至可以在密集的环境中移动，并将阻碍其运动的物体移开。