据央视新闻报道,中国科学院声学研究所联合合肥工业大学科研团队近日攻克新型物体操控技术,实现了无需任何电子调控设备的跨尺度物体精准操控。相关成果已发表在国际学术期刊《先进科学》上。
非接触物体操控是微机械制造、微型机器人研发及智能生产等领域的核心技术。此前,科学界主要依靠涡旋波实现物体旋转与轨道运动,但传统方案依赖复杂的电子控制系统和多通道设备配合,对调控精度要求极高,设备烦琐且成本高昂,限制了技术的规模化普及。
针对这一瓶颈,研究团队提出被动亚波长结构操控新方案。科研人员设计了迷宫型微结构单元,将操控所需的相位信息提前“刻”入薄板结构,相当于对薄板进行“预编程”。仅需单通道激励,无需任何电子相位调控装置,薄板内部即可稳定生成可控的漩涡波动场。
该操控机制依靠双重作用实现精准控制:波场的不均匀分布约束物体位置,漩涡波自带的动力持续驱动物体运动。实验表明,该技术适配范围覆盖从亚毫米微小颗粒、毫米级粒子到厘米级轻质构件的跨尺度操控。小颗粒可定点停留或环绕运动,大型构件亦能保持稳定持续旋转。通过微调薄板结构设计,还可自由反转物体运动方向。
该研究的核心突破在于以简易被动结构替代复杂电子调控系统,开创了“结构预编码、无电控、高效操控”的全新模式,显著降低了设备成本并提升了适配性。这一技术路径为微颗粒输运、精密机械驱动、智能结构设计等前沿方向提供了全新思路,有望推动精密智能制造与微机器人技术向轻量化、简易化方向升级。
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