你能想象吗？未来治病，或许不再需要开刀，而是往血管里打一针比米粒还小的“机器人”。它们不装电池、不拖线缆，仅靠体外磁场远程驱动，就能在弯曲的人体管道里精准送药、显微操作。
这类微型机器人存在研究困境：做得太“刚”，像个硬骨头，虽然好控制，但在九曲十八弯的血管和柔软的肠道里根本转不过弯；做得太“软”，又像一团橡皮泥，虽然能变形，却很难听指令，力气也小得可怜。硬的不转弯，软的没力气——这个难题怎么破？
近日，清华大学深圳国际研究生院先进制造领域生物制造工程实验室弥胜利教授团队给出了一套巧妙答案——像搭积木一样，把微型机器人拼装出来。他们先后在毫米级和亚毫米级两个尺度上取得突破，让这些“小不点”既身段灵活又听话有力，甚至还能一边干活一边“自我体检”。该团队的这两项研究成果分别发表在《类生命系统》和《先进材料》上。
“刚柔并济”型复合磁驱抓取器的货物递送应用展示。
据了解，针对微型机器人难以同时兼顾结构鲁棒性与形态适应性的难题，研究团队提出了由旋转关节连接离散刚性模块的铰接式磁性驱动器设计范式。驱动器的运动与模式切换均可由单一、均匀的外部磁场完成，无需依赖复杂的空间变化磁场，从而有效降低了控制系统复杂度。
基于该设计，团队开发了磁性螳螂、磁性鹈鹕、磁性镊子和磁性夹子等代表性原型。它们可完成爬行、滚动、抓取、储存、搅拌、释放和货物运输等多种操作，并显示出跨尺度应用潜力：既可在微观尺度的弯曲血管模型中灵活导航，也可在离体猪胃模型中克服复杂生理阻碍，实现靶向货物递送。
相关成果以“面向多模态与跨尺度操作的铰接式无约束磁控驱动器”为题，发表于《类生命系统》。该论文的共同第一作者为清华大学深圳国际研究生院2026届机械专业硕士毕业生陈之贤和2023级机械工程专业博士生赵笑宇，通讯作者为弥胜利，其他作者为2026届生物医学工程专业硕士毕业生刘莹。
在此基础上，研究团队进一步将研究拓展至亚毫米尺度无约束磁控驱动器的构建、运动感知与按需操作。研究发现，驱动器可在运动和执行任务的同时，通过自身运动状态对局部液体黏度进行半定量感知。团队还展示了促进模型染料扩散和定向运输、原位黏度测量、软质模型障碍物机械碎解，以及刚柔协同夹爪抓取、运输与释放货物等功能。
未来，研究团队将结合医学成像、闭环控制和智能算法，推动无约束式磁驱执行器与机器人在复杂生物流体、动态流场及非均一组织环境中的自主导航、实时感知与精准操作研究，为微创诊疗和智能医疗器械发展提供新的技术支撑。
相关成果以“实现按需操作与原位黏度感知的亚毫米尺度无约束式磁控驱动器”为题，发表于《先进材料》。该论文第一作者为赵笑宇，通讯作者为弥胜利，其他作者为陈之贤和刘莹。
采写：南都N视频记者 伍曼娜 通讯员 赵笑宇 陈之贤 叶思佳
