Ռոբոտներ
Միլիմետր չափի ռոբոտներ, որոնք կառավարվում են մագնիսական դաշտերով
Սինգապուրի Nanyang տեխնոլոգիական համալսարանի (NTU Singapore) գիտնականները մշակել են միլիմետր չափի ռոբոտներ, որոնք կառավարվում են մագնիսական դաշտերով: Այս ռոբոտներն ի վիճակի են կատարել շատ մանևրելու և ճարտար մանիպուլյացիաներ, և նրանք կարող են մեծ ազդեցություն ունենալ այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են կենսաբժշկությունը և արտադրությունը:
Հետազոտությունը հրապարակվել է գիտական ամսագրում Ընդլայնված նյութեր Մայիսին.
Ստեղծվելով գոյություն ունեցող փոքրածավալ ռոբոտների վրա
Մանրանկարչական ռոբոտները ստեղծվել են մագնիսական միկրոմասնիկները ներդնելով կենսահամատեղելի պոլիմերների մեջ, որոնք մարդկանց համար ոչ թունավոր նյութեր են: Ռոբոտները ծրագրավորված են այնպես, որ մագնիսական դաշտերի կիրառման դեպքում նրանք կատարեն իրենց ցանկալի գործառույթները:
Նոր տեխնոլոգիան կառուցված է նախկին փոքրածավալ ռոբոտների վրա, և նոր հավելումները ներառում են ազատության վեց աստիճանով (DoF) շարժվելու օպտիմիզացված հնարավորություն, որը թարգմանական շարժում է երեք տարածական առանցքների երկայնքով և պտտվող շարժում այդ առանցքների շուրջ կամ պտտվել։ , բարձրության և թեքության անկյունները:
Հետազոտողները նախկինում արդեն մշակել են վեց DoF մանրանկարչական ռոբոտներ, սակայն նոր տարբերակները կարող են 43 անգամ ավելի արագ պտտվել կրիտիկական վեցերորդ DoF-ում, քանի դեռ դրանց կողմնորոշումը ճշգրիտ վերահսկվում է:
Իրենց կառուցման մեջ «փափուկ» նյութերի օգտագործման պատճառով ռոբոտները կարող են կրկնօրինակել մեխանիկական հատկությունները: Օրինակ, մեկը կարող է լողալ, իսկ մյուսը կարող է ճշգրիտ բռնել, վերցնել և տեղադրել մանրանկարչական առարկաները:
Բժշկության և օդատիեզերական ճարտարագիտության դպրոցի ասիստենտ Լում Գուո Չժանը հետազոտության գլխավոր հեղինակն է:
Ըստ պրոֆեսոր Լումի՝ մեծ առաջընթացը մեծապես կախված է մագնիսական դաշտերի «անորսալի» երրորդ և վերջին հիմնական վեկտորի հայտնաբերումից: Մինչ այս հայտնագործությունը, կիրառական մագնիսական դաշտերը սահմանվում էին միայն երկու հիմնական վեկտորներով:
«Իմ թիմը այս աշխատանքի միջոցով փորձում էր բացահայտել մանրանկարչական ռոբոտների աշխատանքի հիմնարար սկզբունքները, որոնք ունեն վեց DoF շարժումներ: Լիովին հասկանալով այս մանրանկարչական ռոբոտների ֆիզիկան՝ մենք այժմ կարողանում ենք ճշգրիտ կառավարել նրանց շարժումները: Ավելին, մեր առաջարկած պատրաստման մեթոդը կարող է մագնիսացնել այս ռոբոտները՝ արտադրելով 51-ից 297 անգամ ավելի մեծ վեց DoF ոլորող մոմենտներ, քան գոյություն ունեցող այլ սարքերը: Հետևաբար, մեր բացահայտումները առանցքային են, և դրանք զգալի առաջընթաց են փոքր մասշտաբով ռոբոտաշինական տեխնոլոգիաների համար», - ասաց Ասթ. Պրոֆեսոր Լում.
Մանրանկարչական ռոբոտները չափում են մոտավորապես բրնձի հատիկի չափ, ուստի դրանք օգտակար են, երբ փորձում են հասնել սահմանափակ և փակ տարածքներ, որոնք սահմանափակում են մեծ ռոբոտներին: Սա նշանակում է, որ նոր մշակումը հատկապես օգտակար է բժշկության մեջ։
Ռոբոտները կարող են հեռակա կարգով կառավարվել օպերատորի և կառավարման համակարգչի վրա աշխատող ծրագրի միջոցով: Ծրագիրը փոխում է էլեկտրամագնիսական կծիկի համակարգի կողմից առաջացած մագնիսական դաշտերի ուժն ու ուղղությունը:
Բժշկության մեջ մանրանկարչական ռոբոտները կարող են հասնել որոշ կենսական օրգանների, ինչպիսին է ուղեղը, սակայն անհրաժեշտ կլինի ավելի շատ փորձարկումներ և ճշգրտումներ կատարել, որպեսզի դրանք կիրառվեն այս ձևով:
Հետազոտության համահեղինակներն են մեխանիկական և օդատիեզերական ճարտարագիտության դպրոցի ասպիրանտներ Սյու Չանգյուն և Յան Զիլինը:
«Բացի վիրահատությունից, մեր ռոբոտները կարող են նաև արժեքավոր լինել կենսաբժշկական կիրառություններում, ինչպիսիք են լաբորատոր սարքերը չիպի վրա հավաքելը, որոնք կարող են օգտագործվել կլինիկական ախտորոշման համար՝ մի քանի լաբորատոր պրոցեսներ ինտեգրելով մեկ չիպի վրա», - ասացին նրանք:
Ռոբոտների փորձարկում
Հետազոտող թիմը ռոբոտներին փորձարկել է լաբորատոր փորձերում և ցուցադրել նրանց ճարտարությունն ու արագությունը:
Մեդուզայից ոգեշնչված բոտի օգնությամբ թիմը վերահսկում էր այն, որպեսզի լողալով կիպ բացվող պատնեշի միջով, երբ կախված էր ջրի մեջ: Այս փորձը ցույց տվեց, թե ինչպես են ռոբոտները կարողանում բանակցել խոչընդոտները դինամիկ և անորոշ միջավայրերում, ինչը նշանակում է, որ ապագայում դրանք կարող են օգտագործվել թիրախային կենսաբժշկական կիրառումների համար, ինչպիսիք են վիրաբուժական միջամտությունները:
Մանրանկարիչ ռոբոտը գերազանցել է նաև գոյություն ունեցող մանրանկարչական ռոբոտների ամենաարագ պտույտը:
Հետազոտող թիմն այժմ կփորձի ռոբոտներն էլ ավելի փոքրացնել՝ դրանք հասցնելով մի քանի հարյուր միկրոմետրի: Նրանք նաև ցանկանում են, որ նրանք ի վերջո լիովին ինքնավար լինեն:
