Inženýři vyvinuli nejmenšího robota ovládaného na dálku

Tým inženýrů z Northwestern University vyvinul nejmenšího robota ovládaného na dálku, který má tvar malého kraba.

Tyto malé roboty kraby jsou široké pouze půl milimetru, což je menší než blecha. Mohou se ohýbat, kroutit, chodit, plazit, otáčet a skákat. Kromě malého kraba vyvinuli výzkumníci také roboty velikosti milimetrů, které připomínají cvrčky, brouky a pásky.

Dosažení mikroskopických robotů

Podle týmu by tyto nové typy robotů mohly přiblížit dosažení mikroskopických robotů, které mohou fungovat v těsných prostorech.

Výzkum byl zveřejněn v časopise Science Robotics.

John A. Rogers vedl experimentální práci. Je Louis Simpson a Kimberly Querrey Profesor materiálového inženýrství a neurologické chirurgie na Northwesternově McCormickově škole inženýrství a Feinbergově škole medicíny. Je také ředitelem Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB).

“Robotika je zajímavým oborem výzkumu a vývoj mikroskopických robotů je zábavným tématem pro akademické zkoumání,” řekl Rogers. “Můžete si představit mikro-roboty jako agenty, které opravují nebo sestavují malé struktury nebo stroje v průmyslu nebo jako chirurgické asistenty, kteří zastavují vnitřní krvácení, odstraňují rakovinné nádory – vše pomocí minimálně invazivních postupů.”

Yonggang Huang vedl teoretickou práci. Je Jan a Marcia Achenback Profesor mechanického inženýrství a civilního a environmentálního inženýrství na McCormickově škole a klíčovým členem QSIB.

“Naše technologie umožňuje různé kontrolované pohyby a může chodit s průměrnou rychlostí poloviny své délky za sekundu,” řekl Huang. “To je velmi obtížné dosáhnout u tak malých pozemních robotů.”

Konstrukce malého kraba

Kraba není třeba spoléhat na složitou hardwarovou, hydraulickou nebo elektrickou výbavu, jako je tomu u mnoha jiných robotů. Čerpá svou energii z elasticitní pružnosti svého těla. Výzkumníci sestavili robota pomocí tvar-paměťového slitinového materiálu, který se transformuje do “pamatované” podoby, když je ohřát. Pro rychlé ohřev robota použili tým skenovaný laserový paprsek a cílené různé body po těle robota. Jakmile se ochladí, tenká vrstva skla pružně vrátí příslušnou část struktury do její deformované podoby.

Změnou z jedné fáze do druhé může robot vytvářet pohyb. Cílením laseru v různých směrech může tým ovládat, kam robot chodí. Pro pohyb zleva doprava stačí tým skenovat zprava doleva.

“Protože tyto struktury jsou tak malé, je rychlost chlazení velmi rychlá,” vysvětlil Rogers. “Ve skutečnosti snižování velikosti těchto robotů umožňuje, aby běhali rychleji.”

Pro dosažení tak malého stavu robota nejprve tým vytvořil předcházející struktury chodecích krabů v plochých, planárních geometriích. Poté spojovali předcházející struktury na mírně natažený gumový substrát. Relaxací substrátu dochází k řízenému procesu ohýbání a způsobuje, že se kraba “vyskočí” do definovaných trojrozměrných forem.

“S těmito montážními technikami a materiálovými koncepty můžeme postavit chodející roboty téměř jakékoli velikosti nebo 3D tvaru,” řekl Rogers. “Ale studenti se inspirovali a bavili se bočními plazeními pohyby malých krabů. Byla to kreativní náhoda.”