मिलीमीटर आकार के रोबोट जो चुंबकीय क्षेत्रों के साथ नियंत्रित होते हैं

नानयांग टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी, सिंगापुर (एनटीयू सिंगापुर) के वैज्ञानिकों ने मिलीमीटर आकार के रोबोट विकसित किए हैं जो चुंबकीय क्षेत्रों के साथ नियंत्रित होते हैं। ये रोबोट उच्च मैन्यूवरेबिलिटी और डेक्सटरिटी मैनिपुलेशन करने में सक्षम हैं, और वे जैव चिकित्सा और विनिर्माण जैसे क्षेत्रों में बड़ा प्रभाव डाल सकते हैं।

यह शोध वैज्ञानिक पत्रिका एडवांस्ड मैटेरियल्स में मई में प्रकाशित हुआ था।

मौजूदा छोटे पैमाने पर रोबोटों पर निर्माण

इन मिनी रोबोटों को जैव संगत पॉलिमर में चुंबकीय माइक्रोपार्टिकल्स को एम्बेड करके बनाया गया था, जो मानवों के लिए विषाक्त नहीं हैं। रोबोटों को इस तरह से प्रोग्राम किया गया है कि जब चुंबकीय क्षेत्र लागू किए जाते हैं, तो वे अपनी वांछित कार्यक्षमता करते हैं।

नई तकनीक पिछले छोटे पैमाने पर रोबोटों पर आधारित है, और नए जोड़ में छह डिग्री ऑफ फ्रीडम (डीओएफ) में गति की अनुकूलित क्षमता शामिल है, जो तीन स्थानिक अक्षों के साथ-साथ उन अक्षों के बारे में घूर्णन गति है।

शोधकर्ताओं ने पहले ही छह डीओएफ मिनी रोबोट विकसित किए हैं, लेकिन नए संस्करण छठे डीओएफ में 43 गुना तेजी से घूम सकते हैं, बशर्ते उनका अभिविन्यास सटीक रूप से नियंत्रित किया जाए।

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चूंकि उनके निर्माण में ‘नरम’ सामग्री का उपयोग किया जाता है, रोबोट यांत्रिक गुणों की नकल कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक तैर सकता है जबकि दूसरा पकड़ सकता है, उठा सकता है और सटीक रूप से मिनी ऑब्जेक्ट्स रख सकता है।

मेडिसिन और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग स्कूल के असिस्टेंट प्रोफेसर लुम गुओ झान इस अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं।

प्रोफेसर लुम के अनुसार, यह मुख्य प्रगति चुंबकीय क्षेत्रों के तीसरे और अंतिम मुख्य वेक्टर की खोज पर बहुत अधिक निर्भर करती है। इस खोज से पहले, लागू चुंबकीय क्षेत्र केवल दो मुख्य वेक्टरों के संदर्भ में परिभाषित किए गए थे।

“मेरी टीम ने इस काम के माध्यम से छह-डीओएफ गति वाले मिनी रोबोटों के मूलभूत कार्य सिद्धांतों का पता लगाने का प्रयास किया। इन मिनी रोबोटों के भौतिकी को पूरी तरह से समझकर, हम अब उनकी गति को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं। इसके अलावा, हमारे द्वारा प्रस्तावित निर्माण विधि इन रोबोटों को चुंबकित करने के लिए 51 से 297 गुना बड़े छह-डीओएफ टॉर्क उत्पन्न कर सकती है। हमारे निष्कर्ष इसलिए महत्वपूर्ण हैं और वे छोटे पैमाने पर रोबोटिक प्रौद्योगिकियों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करते हैं,” असिस्ट। प्रोफेसर लुम ने कहा।

मिनी रोबोट एक चावल के दाने के आकार के होते हैं, इसलिए वे बड़े रोबोटों के लिए सीमित स्थानों में पहुंचने में उपयोगी होते हैं। इसका मतलब है कि यह नई तकनीक विशेष रूप से चिकित्सा में उपयोगी है।

रोबोटों को एक ऑपरेटर और एक नियंत्रण कंप्यूटर पर चलने वाले कार्यक्रम द्वारा दूरस्थ रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। कार्यक्रम एक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक कॉइल सिस्टम द्वारा उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत और दिशा को बदल देता है।

चिकित्सा में, मिनी रोबोट मस्तिष्क जैसे कुछ महत्वपूर्ण अंगों तक पहुंच सकते हैं, लेकिन उन्हें इस तरह से लागू करने से पहले बहुत अधिक परीक्षण और समायोजन की आवश्यकता होगी।

शोध के सह-लेखक मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग स्कूल के पीएचडी छात्र शू चांग्यू और यांग ज़िलिन हैं।

“सर्जरी के अलावा, हमारे रोबोट जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों में मूल्य के हो सकते हैं, जैसे कि लैब-ऑन-चिप डिवाइसों को इकट्ठा करना जो क्लिनिकल निदान के लिए एकल चिप पर कई प्रयोगशाला प्रक्रियाओं को एकीकृत करके उपयोग किया जा सकता है,” उन्होंने कहा।

रोबोटों का परीक्षण

शोध टीम ने प्रयोगशाला प्रयोगों में रोबोटों का परीक्षण किया और उनकी चपलता और गति का प्रदर्शन किया।

जेलीफ़िश-प्रेरित बॉट के साथ, टीम ने इसे पानी में निलंबित होने पर एक तंग खोलने वाली बाधा के माध्यम से तैरने के लिए नियंत्रित किया। इस प्रयोग ने दिखाया कि रोबोट गतिशील और अनिश्चित वातावरण में बाधाओं को कैसे नेविगेट कर सकते हैं, जिसका अर्थ है कि भविष्य में वे सर्जिकल प्रक्रियाओं जैसे लक्षित जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जा सकते हैं।

मिनी रोबोट ने मौजूदा मिनी रोबोटों में से सबसे तेज़ घूर्णन को भी पार किया।

शोध टीम अब रोबोटों को और भी छोटा बनाने का प्रयास करेगी, जिससे उन्हें कुछ सौ माइक्रोमीटर तक लाया जा सके। वे उन्हें अंततः पूरी तरह से स्वायत्त बनाना चाहते हैं।