西湖大学与康奈尔大学合作在Nature Electronics发表微型机器人双向闭环系统研究

9月23日，题为《感知并重塑环境的微型机器人》的研究在《Nature Electronics》上线。西湖大学工学院助理教授王伟与康奈尔大学原子与固体物理实验室博士后研究员张金松为论文共同第一作者，两人与康奈尔大学教授Itai Cohen共同担任通讯作者。

该研究构建了一套温度驱动的闭环系统，集成温度感知、CMOS片上处理与电化学人工纤毛。温度变化先改变电路输出，信号再控制纤毛摆动，推动液体重新分布热量，改变后的温度又反过来影响电路，由此形成感知、计算、执行和环境反馈的双向闭环。

据论文介绍，CMOS电路采用180纳米工艺制造，尺寸约为200微米×200微米，一块8英寸晶圆可制造数万个单元。人工纤毛由双铰链结构组成，依靠钯层吸放氢带动铰链伸展弯曲，在低雷诺数下形成非互易运动，实现持续泵送液体。实验中，纤毛阵列启动后局部温度下降约0.4℃，对应等温线约0.2毫米的有效位移，验证了完整物理闭环。

团队还设计了阈值、连续和梯度三种基本感知模式，分别提供状态、强度和方向信息。王伟表示，未来希望将器件从固定衬底上释放，使机器人主动搜索环境信号，并探索集群行为、局部pH及生化物质感知等方向。