Robot Berukuran Milimeter Dikendalikan Dengan Medan Magnet

Para ilmuwan di Universitas Teknologi Nanyang, Singapura (NTU Singapura) telah mengembangkan robot berukuran milimeter yang dikendalikan dengan medan magnet. Robot-robot ini mampu melakukan manipulasi yang sangat bermanuver dan tangkas, dan mereka dapat memberikan dampak besar di bidang-bidang seperti biomedis dan manufaktur. 

Penelitian ini dipublikasikan di jurnal ilmiah advanced Material Mei. 

Membangun Robot Skala Kecil yang Ada

Robot miniatur dibuat dengan menanamkan mikropartikel magnetik ke dalam polimer biokompatibel, yang merupakan bahan tidak beracun bagi manusia. Robot diprogram sehingga ketika medan magnet diterapkan, mereka menjalankan fungsi yang diinginkan. 

Teknologi baru dibangun di atas robot skala kecil sebelumnya, dan tambahan baru mencakup kemampuan yang dioptimalkan untuk bergerak dalam enam derajat kebebasan (DoF), yang merupakan gerakan translasi sepanjang tiga sumbu spasial dan gerakan rotasi pada sumbu tersebut, atau berguling , pitch, dan sudut yaw. 

Para peneliti sebelumnya telah mengembangkan enam robot miniatur DoF, tetapi versi baru dapat berputar 43 kali lebih cepat di DoF keenam yang kritis, asalkan orientasinya dikontrol dengan tepat.

Karena penggunaan bahan 'lunak' dalam konstruksinya, robot dapat mereplikasi kualitas mekanik. Misalnya, seseorang bisa berenang sementara yang lain bisa memegang, mengambil, dan meletakkan benda-benda mini dengan tepat. 

Asisten Profesor Lum Guo Zhan dari School of Medicine and Aerospace Engineering adalah penulis utama studi ini.

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

“Tim saya berusaha mengungkap prinsip kerja dasar robot mini yang memiliki gerakan enam DoF melalui pekerjaan ini. Dengan sepenuhnya memahami fisika robot mini ini, kami sekarang dapat mengontrol gerakannya secara akurat. Selain itu, metode fabrikasi yang kami usulkan dapat menarik robot ini untuk menghasilkan torsi enam DoF 51 hingga 297 kali lipat lebih besar daripada perangkat lain yang ada. Oleh karena itu, temuan kami sangat penting, dan mewakili kemajuan yang signifikan untuk teknologi robotik skala kecil, ”kata Asst. Prof Lum.

Robot mini berukuran kira-kira seukuran sebutir beras, sehingga berguna saat mencoba masuk ke ruang terbatas dan tertutup yang membatasi robot besar. Ini berarti perkembangan baru sangat berguna dalam pengobatan.

Robot dapat dikendalikan dari jarak jauh oleh operator dan program yang berjalan di komputer kontrol. Program mengubah kekuatan dan arah medan magnet yang dihasilkan oleh sistem kumparan elektromagnetik. 

Dalam kedokteran, robot mini dapat mencapai organ vital tertentu seperti otak, tetapi perlu lebih banyak pengujian dan penyesuaian sebelum dapat diterapkan dengan cara ini.

Rekan penulis penelitian ini termasuk mahasiswa PhD Xu Changyu dan Yang Zilin dari School of Mechanical and Aerospace Engineering. 

“Selain pembedahan, robot kami mungkin juga bermanfaat dalam aplikasi biomedis seperti merakit perangkat lab-on-chip yang dapat digunakan untuk diagnostik klinis dengan mengintegrasikan beberapa proses laboratorium dalam satu chip,” kata mereka. 

Menguji Robot

Tim peneliti menguji robot dalam eksperimen laboratorium dan mendemonstrasikan ketangkasan dan kecepatannya. 

Dengan bot yang terinspirasi ubur-ubur, tim mengendalikannya untuk berenang melalui penghalang pembukaan yang ketat saat digantung di air. Eksperimen ini mendemonstrasikan bagaimana robot dapat mengatasi hambatan dalam lingkungan yang dinamis dan tidak pasti, yang berarti di masa depan, robot dapat digunakan untuk aplikasi biomedis yang ditargetkan seperti prosedur bedah. 

Robot mini ini juga melampaui putaran tercepat dari semua robot mini yang ada. 

Tim peneliti sekarang akan berupaya membuat robot lebih kecil, menurunkannya menjadi beberapa ratus mikrometer. Mereka juga ingin mereka akhirnya sepenuhnya otonom.