الروبوتات
يطور الباحثون مجموعات من الروبوتات الدقيقة التي تتحرك في التكوينات المرغوبة
قام فريق من الباحثين من مؤسسات مختلفة بما في ذلك معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية (MPI-IS) وجامعة كورنيل وجامعة شنغهاي جياو تونغ بتطوير مجموعات من الروبوتات الدقيقة التي يمكنها التحرك في أي تشكيل مرغوب.
قاد البحث غوراف غاردي والبروفيسور ميتين سيتي من معهد MPI-IS وستيفن سيرون والبروفيسور كريستين بيترسون من جامعة كورنيل والبروفيسور ويندونغ وانغ من جامعة شنغهاي جياو تونغ.
البحث بعنوان "مجموعات Microrobot ذات الأشكال والسلوكيات والوظائف القابلة لإعادة التكوين"تم نشره في طبيعة الاتصالات.
إعادة تكوين الجسيمات المصغرة
الجسيمات المصغرة قادرة على إعادة تكوين سلوك السرب بسرعة كبيرة. عندما تطفو على سطح الماء ، يمكن للأقراص الميكروبيوتية التحرك في دوائر ، أو الرقص حولها ، أو الانتشار مثل الغاز ، أو التجمع معًا ، أو تشكيل خط مستقيم.
كل إنسان آلي أكبر بقليل من عرض شعرة الإنسان ، ويتم طباعتها ثلاثية الأبعاد باستخدام بوليمر قبل أن يتم تغليفها بطبقة رفيعة من الكوبالت. يمنح المعدن الروبوتات الدقيقة القدرة على أن تصبح مغناطيسية مصغرة ، بينما تخلق الملفات السلكية مجالًا مغناطيسيًا عندما تتدفق الكهرباء عبرها. يتيح هذا المجال المغناطيسي للجسيمات أن تتحرك بدقة حول بركة ماء بعرض سنتيمتر واحد.
والمثال المثير للإعجاب على ذلك هو عندما تشكل الروبوتات خطاً ، يمكن للباحثين بعد ذلك تحريكه "لكتابة" الأحرف في الماء.
يتأثر تطور روبوتات السرب بالسلوك الجماعي وأنماط السرب في الطبيعة ، مثل سرب الطيور. انتشر تطبيق سلوك سرب الروبوتات بشكل كبير مؤخرًا.
ومع ذلك ، عندما يكون الجسيم الفردي صغيرًا جدًا للحساب ، أو عندما يكون عرض الروبوت 300 ميكرومتر فقط ، لا يمكن برمجته باستخدام خوارزمية. للتعويض عن ذلك ، يجب على الباحثين الاعتماد على ثلاث قوى مختلفة. الأولى هي القوة المغناطيسية ، والتي تحدث عندما يجذب مغناطيسان لهما أقطاب متقابلة أو عندما يتنافر قطبان متماثلان.
القوة الثانية هي البيئة السائلة ، أو الماء حول الأقراص. يمكن ملاحظة ذلك عندما تسبح الجسيمات في دوامة من الماء ، مما يؤدي إلى إزاحة الماء وتغيير الجسيمات المحيطة الأخرى. تحدد سرعة الدوامة والمغناطيس كيفية تفاعل الجسيمات.
تتضمن القوة الثالثة جسيمين يطفوان بجانب بعضهما البعض ، مما يؤدي غالبًا إلى انجرافهما تجاه بعضهما البعض. سطح الماء عازمة بطريقة تجعلها تتجمع.
توجيه الروبوتات
استخدم الباحثون كل هذه القوى الثلاث لإنشاء نمط حركة جماعي ومنسق لعشرات الروبوتات الصغيرة كنظام واحد. يمكن للعلماء توجيه الروبوتات عبر الباركور أثناء عرض التشكيل الذي يناسب عقبة معينة. على سبيل المثال ، سوف تصطف الروبوتات الصغيرة في ملف واحد للوصول إلى ممر ضيق.
يمكن للروبوتات تحقيق العديد من أوضاع وتشكيلات الحركة المختلفة ، والتي يتم تحقيقها من خلال الحساب الخارجي. تمت برمجة خوارزمية لإنشاء مجال مغناطيسي ، إما بالتناوب أو التأرجح ، وهذا يؤدي إلى الحركة المرغوبة للروبوتات.
غوراف جاردي حاصل على درجة الدكتوراه. طالب في قسم الذكاء البدني في MPI-IS. وهو أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة مع ستيفن سيرون.
يقول غوراف غاردي: "اعتمادًا على كيفية تغيير المجالات المغناطيسية ، تتصرف الأقراص بطريقة مختلفة". نحن نضبط قوة ثم قوة أخرى حتى نحصل على الحركة التي نريدها. إذا قمنا بتدوير المجال المغناطيسي داخل الملفات بقوة شديدة ، فإن القوة التي تتسبب في تحرك الماء تكون قوية جدًا وتتحرك الأقراص بعيدًا عن بعضها البعض. إذا قمنا بالدوران ببطء شديد ، فإن تأثير البهجة الذي يجذب الجزيئات يكون قويًا جدًا. نحن بحاجة إلى إيجاد التوازن بين الثلاثة ".
يعمل الباحثون في هذا المجال أيضًا على جعل هذه الأنواع من المجموعات الروبوتية الدقيقة أصغر حجمًا.
تتمثل رؤيتنا في تطوير نظام أصغر حتى من الجزيئات الصغيرة التي لا يتجاوز حجمها ميكرومتر واحد. يمكن لهذه المجموعات أن تذهب إلى داخل جسم الإنسان وتتنقل عبر بيئات معقدة لتوصيل الأدوية ، على سبيل المثال ، لإغلاق أو إلغاء حظر الممرات ، أو لتحفيز منطقة يصعب الوصول إليها ، "يقول غاردي.
متين ستي يقود قسم الذكاء البدني.
"مجموعات الروبوتات ذات التحولات القوية بين سلوكيات الحركة نادرة جدًا. ومع ذلك ، فإن هذه الأنظمة متعددة الاستخدامات مفيدة للعمل في بيئات معقدة. نحن سعداء للغاية لأننا نجحنا في تطوير مثل هذه المجموعة القوية والقابلة لإعادة التشكيل عند الطلب. يقول Metin Sitti: "نرى بحثنا كمخطط أولي للتطبيقات الطبية الحيوية المستقبلية ، أو العلاجات طفيفة التوغل ، أو المعالجة البيئية".
