Μηχανικοί Αναπτύσσουν το Μικρότερο Ρομποτικό Ρομπότ με Τηλεχειρισμό

Μια ομάδα μηχανικών στο Πανεπιστήμιο Northwestern έχουν αναπτύξει το μικρότερο ρομποτικό ρομπότ με τηλεχειρισμό, το οποίο έχει τη μορφή ενός μικρού καβουριού.

Τα μικρά ρομποτικά καβουριά είναι μόνο ένα ημιχιλιοστό wide, καθιστώντας τα μικρότερα από μια ψύλλα. Μπορούν να κάμψουν, να στρίψουν, να περπατήσουν, να κρυφτούν, να γυρίσουν και να πηδήξουν. Εκτός από το μικρό καβούρι, οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης ρομποτικά με μέγεθος χιλιοστού που μοιάζουν με ακρίδες, σκαθάρια και σκουλήκια.

Επιτύχοντας Ρομποτικά Μικρού Μεγέθους

Σύμφωνα με την ομάδα, αυτού του είδους τα ρομποτικά θα μας φέρουν πιο κοντά στην επίτευξη ρομποτικών μικρού μεγέθους που μπορούν να λειτουργούν σε στενά περιορισμένα χώρους.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Robotics.

Ο John A. Rogers ηγήθηκε του πειραματικού έργου. Είναι ο Louis Simpson και Kimberly Querrey Καθηγητής Υλικών Επιστήμης και Μηχανικής, Βιοϊατρικής Μηχανικής και Νευροχειρουργικής στο σχολείο Μηχανικής McCormick και στο ιατρικό σχολείο Feinberg. Είναι επίσης ο διευθυντής του Ινστιτούτου Βιοηλεκτρονικής Querrey Simpson (QSIB).

“Η ρομποτική είναι ένα ενθουσιώδες πεδίο έρευνας, και η ανάπτυξη ρομποτικών μικρού μεγέθους είναι ένα διασκεδαστικό θέμα για ακαδημαϊκή εξερεύνηση,” είπε ο Rogers. “Μπορείτε να φανταστείτε μικρά ρομποτικά ως πράκτορες για την επισκευή ή την συναρμολόγηση μικρών δομών ή μηχανημάτων στη βιομηχανία ή ως βοηθοί χειρουργών για να καθαρίσουν φραγμένα αγγεία, να σταματήσουν την εσωτερική αιμορραγία ή να εξαφανίσουν καρκινικές όγκους — όλα σε ελάχιστα εισβολικά διαδικασίες.”

Ο Yonggang Huang ηγήθηκε του θεωρητικού έργου. Είναι ο Jan και Marcia Achenback Καθηγητής Μηχανικής και Πολιτικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής στο σχολείο McCormick και βασικό μέλος του QSIB.

“Η τεχνολογία μας επιτρέπει μια ποικιλία ελεγχόμενων modalities κίνησης και μπορεί να περπατήσει με μέσο όρο μίας φοράς το μήκος του σώματος ανά δευτερόλεπτο,” είπε ο Huang. “Αυτό είναι πολύ δύσκολο να επιτευχθεί σε τέτοια μικρά μεγέθη για χερσαία ρομποτικά.”

Κατασκευάζοντας το Μικρό Καβούρι

Το καβούρι δεν χρειάζεται να βασιστεί σε σύνθετο υλικό, υδραυλικά, ή ηλεκτρικό ρεύμα όπως πολλά άλλα ρομποτικά. Παίρνει την ενέργειά του από την ελαστική ανθεκτικότητα του σώματος του. Οι ερευνητές κατασκεύασαν το ρομποτικό χρησιμοποιώντας ένα υλικό μνήμης σχήματος που μετατρέπεται σε ένα “θυμόμενο” σχήμα όταν θερμαίνεται. Για να θερμάνουν γρήγορα το ρομποτικό, η ομάδα χρησιμοποίησε einen σαρωμένο laser束 και στόχευσε σε διαφορετικές θέσεις στο σώμα του ρομποτικού. Όταν ψύχεται, ένα λεπτό στρώμα γυαλιού επιστρέφει ελαστικά το αντίστοιχο τμήμα της δομής στο σχήμα της.

Αλλάζοντας από τη μια φάση στην άλλη, το ρομποτικό μπορεί να δημιουργήσει κίνηση. Στόχευοντας το laser σε διαφορετικές κατευθύνσεις, η ομάδα μπορεί να ελέγξει πού περπατά το ρομποτικό. Για να μετακινηθεί από αριστερά προς τα δεξιά, η ομάδα πρέπει απλώς να σαρώσει από δεξιά προς τα αριστερά.

“Επειδή αυτές οι δομές είναι τόσο μικρές, η ταχύτητα ψύξης είναι πολύ γρήγορη,” εξήγησε ο Rogers. “Στην πραγματικότητα, η μείωση του μεγέθους αυτών των ρομποτικών τους επιτρέπει να τρέχουν πιο γρήγορα.”

Για να επιτύχουν ένα τόσο μικρό μέγεθος για το ρομποτικό, η ομάδα πρώτα κατασκεύασε προκατασκευασμένα στοιχεία για τις δομές του περπατούντος καβουριού σε επίπεδες, πλάγιες γεωμετρίες. Στη συνέχεια, συνδέθηκαν τα προκατασκευασμένα στοιχεία σε ένα ελαφρώς τεντωμένο υποστρώμα καουτσούκ. Με την χαλάρωση του υποστρώματος, μια ελεγχόμενη διαδικασία πτυχώματος συμβαίνει και προκαλεί το καβούρι να “ανεβαίνει” σε καθορισμένα τρισδιάστατα σχήματα.

“Με αυτές τις τεχνικές συναρμολόγησης και τις έννοιες υλικών, μπορούμε να κατασκευάσουμε ρομποτικά που περπατούν με σχεδόν οποιοδήποτε μέγεθος ή τρισδιάστατο σχήμα,” είπε ο Rogers. “Αλλά οι μαθητές ένιωσαν εμπνευσμένοι και διασκεδασμένοι από τις πλευρικές κινήσεις των μικρών καβουριών. Ήταν μια δημιουργική παρέκκλιση.”