Kleiner Roboter könnte Ärzten bei Operationen helfen

Ein Team von Ingenieuren an der University of Waterloo hat einen winzigen Roboter entwickelt, der möglicherweise dazu beitragen kann, Ärzten bei Operationen zu helfen. Der Roboter wurde von der Greiffähigkeit von Eidechsen und der effizienten Fortbewegung von Raupen inspiriert.

Die Forschung wurde in Cell Reports Physical Science veröffentlicht.

Manövrieren mit UV- und Magnetkraft

Der Roboter verwendet ultraviolettes (UV) Licht und Magnetkraft, um auf jeder Oberfläche zu manövrieren, einschließlich Wänden und Decken. Es ist der erste weiche Roboter seiner Art, der keine Verbindung zu einer externen Stromversorgung benötigt, was eine ferngesteuerte Bedienung und Vielseitigkeit ermöglicht. Aufgrund dieser Eigenschaften könnte der Roboter verwendet werden, um Chirurgen zu unterstützen und unzugängliche Orte zu erkunden.

Dr. Boxin Zhao ist Professor für Chemieingenieurwesen.

„Diese Arbeit ist das erste Mal, dass ein holistischer weicher Roboter auf invertierten Oberflächen geklettert ist, was die Spitzenleistung der weichen Robotik vorantreibt“, sagte er. „Wir sind optimistisch über sein Potenzial, mit viel mehr Entwicklung in mehreren verschiedenen Bereichen.“

Das Team nannte den Roboter GeiwBot, nach den Kreaturen, die seine Konstruktion inspirierten. Er besteht aus einem intelligenten Material und kann auf molekularer Ebene verändert werden, um nachzuahmen, wie Eidechsen ihre starken Greifer an ihren Füßen anheften und lösen.

Erstellung des winzigen Roboters

Der Roboter ist nur vier Zentimeter lang, drei Millimeter breit und ein Millimeter dick, was es ihm ermöglicht, vertikale Wände zu erklimmen und Decken ohne die Notwendigkeit einer Stromversorgung zu überqueren. Der Roboter wurde mit flüssigen Kristall-Elastomeren und synthetischen Haftpaden erstellt. Er verfügt über einen lichtempfindlichen Polymerstreifen, der die Bogen- und Dehnungsbewegung einer Raupe nachahmt, während gecko-inspirierte Magnetpads an jedem Ende die Greiffähigkeit bieten.

Zhao ist auch der Inhaber des Lehrstuhls für Nanotechnologie an der University of Waterloo.

„Obwohl es noch Einschränkungen zu überwinden gibt, stellt diese Entwicklung einen bedeutenden Meilenstein für die Nutzung von Biomimetik und intelligenten Materialien für weiche Roboter dar“, sagte Zhao. „Die Natur ist eine großartige Quelle der Inspiration und die Nanotechnologie ist eine aufregende Möglichkeit, ihre Lektionen anzuwenden.”

Indem die Forscher einen unabhängigen weichen Roboter entwickeln, ebneten sie den Weg für mögliche chirurgische Anwendungen durch ferngesteuerte Bedienung im menschlichen Körper. Sie helfen auch bei der Entwicklung von Technologien, die für die Erkundung oder Suche in gefährlichen oder schwer zugänglichen Orten während Rettungsoperationen eingesetzt werden können.

Das Team wird nun daran arbeiten, einen kletternden weichen Roboter zu entwickeln, der allein durch Licht angetrieben wird und keine Magnetfelder benötigt. Dieser Roboter wird auch Nahinfrarotstrahlung anstelle von UV-Licht verwenden, was die Biokompatibilität verbessern kann.