前沿洞察丨不靠电池和芯片，塑料瓶就能传信

本期前沿洞察为大家带来这些技术：没电池没芯片也能传输通信的塑料瓶；可以避免生物系统运动对药物运输影响的微型机器人；美国首位机器人消防员Thermite RS3上岗 ；......

一起来看看吧：

没电池没芯片也能传输通信的塑料瓶

华盛顿大学的研究人员发明一种技术，可以使用3D打印的塑料制造一种设备，在没有电池的情况下也可以进行数据的传输和设备之间的通信。

研究小组使用了无电池芯片，这种芯片通过「反射或不反射」两种状态经由 Wi-Fi 路由器的信号来传输比特，利用这种反向散射，设备通过调制其在空间中对 Wi-Fi 信号的反射来进行通信。

在这项最新的研究中，华盛顿大学的研究小组已经能够利用这种 Wi-Fi 反向散射技术制造出3D 几何图形，并使用普通的3D 打印机创造出易于打印的无线设备。

为了实现这一目标，研究人员已经为这些电子元件制造了非电子和可打印的类似器件，并使用塑料丝将它们集成到一个单一的可计算设计中。

研究人员巧妙地将「0和1」的传统的信息编码成 3D 打印的塑料齿轮：0位和1位分别编码为齿轮上有齿和无齿。这些齿轮反映 WiFi 信号的不同取决于它们传输的是1位还是0位。

在这种安排中，许多传感器和小部件的机械特性被用于驱动反向散射设计。通过使用这种设计，使用按键从用户交互中获取能量，以及圆形塑料弹簧的组合来储存能量。

虽然研究人员正在将他们的技术商业化，使他们的 CAD 模型可以被3D打印爱好者使用，但同时他们也在为这项技术设想一个相当广阔的商业市场前景。例如，研究人员展示了一个洗涤剂瓶子的原型，当瓶子变空的时候可以发出提醒。

更重要的是，这项技术或许可以用于更加广阔的医疗场景，如跟踪药瓶的开启或关闭，或者胰岛素的使用剂量等，为新一代的微型医疗设备提供全新的思路。

微型机器人可避免生物系统运动对药物运输的影响

普渡大学在Micromachines期刊发表研究，首次证明微型机器人可以通过后翻滚等动作，避免生物系统运动对药物运输的影响，并已经在动物实验中验证成功。

通过微型机器人直接将药物送到人体目标部位，可以避免药物沿途与其他器官相互作用而引起如胃出血等负面影响，但由于结肠等器官的自主运动，微型机器人难以保持原定轨迹运输药物到目标部位。

为了解决这个问题，普渡大学的研究人员试图通过对微型机器人施加旋转的外部磁场，以此控制微型机器人行动轨迹。机械工程系副教授David Cappelleri说道，通过这些外部磁场不仅能为无法携带电池的微型机器人供电，还能安全地穿透人体中不同介质，帮助微型机器人们像越野车开过崎岖山地一样越过人体内部复杂的“地形”。

研究人员首先选择易于进入的结肠作为实验对象，但这一过程也并不平坦。

生物医学工程系的Luis Solorio表示，在结肠中的微型机器人就像走在机场中的传送带上一样，不仅地面在动，周围的人也在动，但它的目标方向却与地板和行人都相反。

尽管如此，旋转磁场还是成功地让微型机器人完成逆流而上的旅程。研究人员在已麻醉的小鼠的结肠中进行了体内实验，并通过超声波设备实时检测微型机器人的运动情况，得到了符合预期的结果。

除此之外，微型机器人还可能在与人类内脏结构相似的猪的结肠中通过滚翻等动作完成运输。

研究人员认为，微型机器人除了可以作为药物输送工具之外，还可以作为诊断工具。

美国首位机器人消防员Thermite RS3上岗

是一种远程控制机器人，能在一分钟内喷出数千加仑的水。Thermite RS3是由位于缅因州的Textron: Howe & Howe Technologies生产，其重1600公斤，能以每小时12.9公里的速度行驶。

它由一台36马力的柴油发动机提供动力，每次可运转20小时，在它的前端装有一个犁片，用于清除道路上的障碍物。

Thermite RS3的水龙带水平可延伸91米，垂直延伸45米，通过喷嘴每分钟可喷出2500加仑（9500升）的水来。操作员通过一个传输高清视频流的背包控制器远程控制机器人。

洛杉矶消防部门虽然是周二的新闻发布会上正式公开介绍的Thermite RS3，但实际上该机器在那天早上就已经投入使用并帮助扑灭了一场商业火灾。

不过该部门指出，机器人并不适用于所有类型的任务，但它确实希望其将能用于大型商业建筑的火灾、木结构建筑工地、野火、动物救援和燃料罐车火灾等等。

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