該機器人是長有微型頭狀結構的螺旋線,像小型螺絲錐一樣可在液體中旋進。當它們移動前進時,它們就像長著鞭子一樣尾巴的丑陋細菌,目前僅能通過顯微鏡觀測這些機器人,它們的體長為25-60微米,就像自然界中長有鞭毛的細菌,自然界中長鞭毛的細菌一般體長為5-15微米,有些細菌的體長可達到20微米。
這種微型螺旋線形狀的機器人是模擬大腸桿菌和類似的細菌設計的,目前科學家稱它們為“人造細菌鞭毛”(ABFs),這里的鞭毛是指細菌身體上像鞭子一樣的尾部。蘇黎世理工學院機器人智能系統學會教授布拉德利-納爾遜(Bradley Nelson)領導一支研究小組從事這種機器人的設計、制造,并進行可操縱性游動控制。相比之下,這種機器人與細菌原型不同的是,它們將在人體疾病治療方面發揮著重要作用。
這種微型機器人是由蒸汽沉積的薄物質層構成,該物質層是以銦、鎵、砷和鉻物質特定的序列排列起來,然后這個細狹長的物質層卷曲起來,形成螺旋線形狀。在機器人的前端有一個“微型頭部”,是由鉻、鎳和金三層合金薄膜構成,也是采用蒸汽沉積方式形成的,鎳是一種軟磁鐵,與其他物質相比,鎳具有一定的磁性。納爾遜解釋稱,這種特殊的磁頭能使這種微型機器人以特殊的方式在磁場中移動,這個螺旋狀機器人可在液體中游動,整個運動可通過顯微鏡進行觀測記錄。
在研究小組研究的軟件下,通過調節幾個磁圈產生磁場的強度和方向,這種微型機器人能夠移動至特殊的目標,它可以向前、向后、向上或向下移動,還可以任何方向旋轉。納爾遜說:“我們研制的這個軟件基于大量的物理和數學原理。”它不需要任何能量便能游動,也不需要任何可移動組件,惟一對它起到移動作用的就是磁場,這種微型機器人通常游動時每秒可行進20微米,相當于其體長。納爾遜指出,改變磁場作用力可提高其速度,使該機器人每秒可行進100微米,對照之下,大腸桿菌每秒行進30微米。
這種微型機器人的設計用于生物醫學領域,例如:它可以攜帶藥物抵達人體內預定的位置,移除人體內動脈斑塊或幫助生物學家修改細胞結構,由于細胞結構非常微小,使得生物學家很難直接操作。在初的研究實驗中,蘇黎世理工學院科學家能使該機器人攜帶聚苯乙烯微球體。納爾遜強調稱,盡管當前研究小組仍進行著基礎性的研究,但在不久的將來將進行實際性的醫學應用。