中科院声学所与合工大提出薄板“漩涡操控”：无需电子相位调控实现跨尺度物体运动控制

据央视新闻、IT之家消息，中国科学院声学研究所联合合肥工业大学科研团队近日在物体操控领域取得新进展：研究人员通过一块提前设计好的普通薄板，在无需复杂电子设备参与的情况下，实现了对不同尺度颗粒和轻质构件的旋转、绕行与定点停留等精准操控。相关成果近日发表于国际学术期刊《先进科学》。这项工作面向非接触式物体操控这一关键方向，核心突破在于用被动结构预编码替代传统电子相位调控系统，为微机械制造、微型机器人和智能生产装备提供了新的技术路线。

把“控制逻辑”刻进薄板结构中

来源显示，非接触物体操控一直是微纳制造、微型机器人、精密装配等领域的重要基础能力。过去，科研人员常利用涡旋波来驱动物体旋转或沿轨道运动，但传统方案往往依赖多通道设备和复杂电子控制系统，需要对相位进行高精度调节。这类系统不仅搭建烦琐、成本较高，也限制了技术在更广泛场景中的应用。

此次研究团队提出的方案，关键在于设计一种迷宫型微结构单元，将操控所需的相位信息提前写入薄板本身。通俗地说，这相当于在薄板内部完成“预编程”：当外部给予单通道激励后，薄板中便可形成稳定、可控的弯曲波涡旋场，而不再需要额外的电子相位调控装置。

这种思路的技术价值在于，系统复杂度被显著降低。传统方案中由多通道电子控制完成的部分，被转移到材料和结构设计阶段完成。对于工程应用而言，少设备、少调参、低门槛往往意味着更容易走出实验室，进入自动化生产线或微型装置平台。

从亚毫米颗粒到厘米级构件的跨尺度操控

据介绍，这套机制能够依靠两类作用实现精准控制：一方面，波场的不均匀分布可以对物体位置形成约束，使其在特定区域稳定停留；另一方面，涡旋波自身携带的动力能够持续驱动物体运动，从而实现环绕、旋转等行为。

实验结果显示，该技术具有较宽的适配范围，可用于操控亚毫米级微小颗粒、毫米级粒子，以及厘米级轻质构件。不同尺度的目标物体可以表现出定点停留、环绕运动或稳定持续旋转等状态。研究团队还证明，通过微调薄板结构设计，可以改变物体运动方向，实现方向反转，提升操控灵活性。

• 无需电子相位调控：操控信息由薄板微结构预先编码完成。
• 单通道激励即可运行：降低系统搭建复杂度和硬件依赖。
• 适配多尺度目标：覆盖亚毫米颗粒、毫米级粒子和厘米级轻质构件。
• 运动模式可设计：可实现定点、环绕、旋转及方向反转等控制效果。

影响解读：从复杂电控到结构智能化

从科技产业角度看，这项研究的意义不只是实现了新的实验现象，更在于展示了一种“结构即控制器”的工程思路。近年来，无论是超材料、声学结构，还是软体机器人和智能表面，越来越多研究都在尝试把控制能力从外部电子系统迁移到材料结构本身。此次薄板漩涡操控同样体现了这一趋势。

对于精密制造场景而言，非接触操控可以减少机械夹持带来的污染、磨损或损伤风险；对于微机器人和微颗粒输运而言，更简单的驱动系统则有助于降低设备体积和部署成本。若后续能够在稳定性、负载能力、批量制造和场景适配方面继续推进，这类技术有望服务于更轻量化的精密操控平台。

当然，来源目前主要披露的是科研成果和实验验证信息，距离大规模产业落地仍需进一步观察。例如，不同材料表面、复杂环境干扰、连续运行寿命以及与现有自动化设备的集成方式，都会影响其应用边界。但可以确定的是，用被动结构替代复杂电子控制正在成为智能制造与微型系统设计中的一个重要方向。

总体来看，中科院声学所与合工大团队的这项成果，为涡旋波物体操控提供了更简化、更低成本的实现路径，也为微颗粒输运、精密机械驱动和智能结构设计带来了新的想象空间。