Robot Berukuran Milimeter yang Dikendalikan dengan Medan Magnetik

Ilmuwan di Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapura) telah mengembangkan robot berukuran milimeter yang dikendalikan dengan medan magnetik. Robot ini mampu melakukan manuver yang sangat lincah dan gesit, dan mereka dapat memiliki dampak besar di bidang seperti biomedis dan manufaktur.

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal ilmiah Advanced Materials pada bulan Mei.

Mengembangkan Robot Skala Kecil yang Ada

Robot miniatur ini dibuat dengan menyematkan partikel magnetik ke dalam polimer biokompatibel, yang merupakan bahan non-toksik bagi manusia. Robot ini diprogram sehingga ketika medan magnetik diterapkan, mereka melakukan fungsionalitas yang diinginkan.

Teknologi baru ini dibangun atas robot skala kecil yang ada sebelumnya, dan tambahan baru termasuk kemampuan gerak yang dioptimalkan dalam enam derajat kebebasan (DoF), yang merupakan gerakan translasional sepanjang tiga sumbu spasial dan gerakan rotasional tentang sumbu tersebut, atau sudut roll, pitch, dan yaw.

Peneliti telah sebelumnya mengembangkan robot miniatur enam DoF, tetapi versi baru dapat berputar 43 kali lebih cepat dalam DoF keenam yang kritis, selama orientasinya dikendalikan dengan tepat.

https://www.youtube.com/watch?v=jLu7q7ieQek&t=21s

Karena penggunaan bahan ‘lunak’ dalam konstruksinya, robot ini dapat meniru kualitas mekanis. Misalnya, satu dapat berenang sementara yang lain dapat menggenggam, mengambil, dan meletakkan objek miniatur dengan presisi.

Asisten Profesor Lum Guo Zhan dari Sekolah Kedokteran dan Teknik Penerbangan adalah penulis utama penelitian ini.

Menurut Profesor Lum, kemajuan besar sangat bergantung pada penemuan vektor utama ketiga dan terakhir dari medan magnetik. Sebelum penemuan ini, medan magnetik yang diterapkan hanya didefinisikan dalam dua vektor utama.

“Tim saya berusaha untuk menemukan prinsip kerja dasar robot miniatur yang memiliki gerakan enam DoF melalui pekerjaan ini. Dengan memahami sepenuhnya fisika dari robot miniatur ini, kami sekarang dapat mengendalikan gerakan mereka dengan akurat. Selain itu, metode fabrikasi yang kami usulkan dapat memagnetisasi robot ini untuk menghasilkan torsi enam DoF yang 51 hingga 297 kali lebih besar daripada perangkat lain yang ada. Temuan kami sangat penting dan mewakili kemajuan signifikan untuk teknologi robotik skala kecil,” kata Asst. Prof Lum.

Robot miniatur ini berukuran sekitar ukuran butir beras, sehingga mereka berguna ketika mencoba mencapai ruang tertutup yang terbatas yang membatasi robot besar. Ini berarti pengembangan baru ini sangat berguna dalam bidang kedokteran.

Robot ini dapat dikendalikan secara remote oleh operator dan program yang berjalan pada komputer kontrol. Program ini mengubah kekuatan dan arah medan magnetik yang dihasilkan oleh sistem kumparan elektromagnetik.

Dalam bidang kedokteran, robot miniatur ini dapat mencapai organ vital tertentu seperti otak, tetapi akan memerlukan banyak pengujian dan penyesuaian sebelum dapat diterapkan dengan cara ini.

Co-penulis penelitian ini termasuk mahasiswa PhD Xu Changyu dan Yang Zilin dari Sekolah Teknik Mesin dan Penerbangan.

“Selain pembedahan, robot kami juga dapat berguna dalam aplikasi biomedis seperti perakitan perangkat lab-on-chip yang dapat digunakan untuk diagnosis klinis dengan mengintegrasikan beberapa proses laboratorium pada satu chip,” mereka katakan.

Menguji Robot

Tim penelitian menguji robot ini dalam eksperimen laboratorium dan menunjukkan ketangkasan dan kecepatan mereka.

Dengan robot yang terinspirasi dari ubur-ubur, tim mengendalikan untuk berenang melalui penghalang pembukaan yang ketat ketika digantung dalam air. Eksperimen ini menunjukkan bagaimana robot ini dapat menegosiasikan penghalang dalam lingkungan yang dinamis dan tidak pasti, yang berarti di masa depan mereka dapat digunakan untuk aplikasi biomedis yang ditargetkan seperti prosedur bedah.

Robot miniatur ini juga melebihi putaran tercepat dari robot miniatur yang ada.

Tim penelitian sekarang akan berusaha untuk membuat robot ini bahkan lebih kecil, membawa mereka turun ke beberapa ratus mikrometer. Mereka juga ingin mereka untuk akhirnya menjadi sepenuhnya otonom.