Insinöörit kehittivät maailman pienimmän etäohjattavan kävelyrobotin

Northwesternin yliopiston insinööritiimi on kehittänyt maailman pienimmän etäohjattavan kävelyrobotin, joka on muodoltaan pieni taskuravut.

Nämä pienet taskuravut-robotit ovat vain puoli millimetriä leveitä, mikä tekee niistä pienempiä kuin kirppu. Ne voivat taipua, kiertää, kävellä, ryömiä, kääntyä ja hypätä. Taskuravun lisäksi tutkijat kehittivät myös millimetrien kokoisia robotteja, jotka muistuttavat sirkkoja, kovakuoriaisia ja toukkia.

Pienimmän kokoisen robotin saavuttaminen

Tutkijaryhmän mukaan nämä uudet robotit voivat auttaa meitä saavuttamaan mikrokokoiset robotit, jotka voivat toimia tiukasti rajoitetuissa tiloissa.

Tutkimus julkaistiin Science Robotics -lehdessäScience Robotics.

John A. Rogers johti kokeellista työtä. Hän on Louis Simpsonin ja Kimberly Querrey -materiaalitieteen, biolääketieteen ja aivokirurgian professori Northwesternin McCormickin insinööritieteellisessä koulussa ja Feinbergin lääketieteellisessä koulussa. Hän on myös Querrey Simpson Institute for Bioelectronicsin (QSIB) johtaja.

“Robotiikka on jännittävä tutkimuksen ala, ja mikroskaalaiset robotit ovat mielenkiintoinen aihe akateemiselle tutkimukselle”, Rogers sanoi. “Voit kuvitella mikrorobotit korjaus- tai kokoonpanotehtävissä teollisuudessa tai kirurgisina avustajina, jotka poistavat tukkeutuneita verisuonia, lopettavat sisäisen verenvuodon tai poistavat syöpäsolukkoa – kaikki minimoinvaasiivisissa menetelmissä.”

Yonggang Huang johti teoreettista työtä. Hän on Jan ja Marcia Achenbackin mekaniikan ja siviili- ja ympäristötekniikan professori McCormickissa ja QSIB:n avainjäsen.

“Teknologiamme mahdollistaa useita ohjattuja liiketiloja ja pystyy kävelemään keskimäärin puolen ruumiinsa pituuden verran sekunnissa”, Huang sanoi. “Tämä on erittäin haastavaa saavuttaa näin pienillä mittakaavoilla maalla kulkeville roboteille.”

Pienen taskuravun rakentaminen

Taskurapu ei tarvitse monimutkaisia laitteita, hydrauliikkaa tai sähköä kuten monet muut robotit. Se saa voimansa kehon elastisesta joustavuudesta. Tutkijat rakensivat robotin käyttäen muistimuotoiluja, jotka muuttuvat “muistettuun” muotoon lämmitettäessä. Nopean lämmityksen aikaansaamiseksi tiimi käytti skannattua laser-säde ja kohdisti eri kohtia robotin ruumiissa. Kun se jäähtyy, ohut lasikuitu palauttaa vastaavan osan rakenteeseen deformeeraamalla muotoa.

Vaihtamalla yhdestä vaiheesta toiseen robotti voi luoda liikettä. Kohdistamalla laseria eri suuntiin tiimi voi hallita, mihin robotti kävelee. Liikuttaa vasemmasta oikeaan, tiimi vain skannaa oikeasta vasemmalle.

“Nämä rakenteet ovat niin pieniä, että jäähtymisnopeus on erittäin nopea”, Rogers selitti. “Tosiasia on, että näiden robotien koon pienentäminen mahdollistaa nopeamman toiminnan.”

Saavuttaakseen tämän pienikokoisen tilan robottiin, tiimi valmisti ensin kävelytaskurakenteiden edeltäjiä tasaisissa, tasomaisissa geometrioissa. He kiinnittivät edeltäjät hieman venytetylle kumisubstraatille. Venyttämällä substraattia tapahtui hallittu taittumisprosessi ja aiheutti taskuravun “poppaamisen” määriteltyihin kolmiulotteisiin muotoihin.

“Näillä kokoonpanomenetelmillä ja materiaalikäsitteillä voimme rakentaa käveleviä roboteja melkein minkä tahansa kokoisina tai 3D-muotoina”, Rogers sanoi. “Mutta opiskelijat inspiroivat ja viihdyttivät pienten taskuravujen sivusuunnassa ryömivillä liikkeillä. Se oli luovuuden vilahdus.”