วิศวกรพัฒนาหุ่นยนต์เดินควบคุมระยะไกลที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา

ทีมวิศวกรที่ Northwestern University ได้พัฒนาหุ่นยนต์ควบคุมการเดินระยะไกลที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา ซึ่งอยู่ในรูปของปูตัวจิ๋ว 

หุ่นยนต์ปูตัวเล็กมีความกว้างเพียงครึ่งมิลลิเมตร ทำให้มีขนาดเล็กกว่าหมัด พวกมันสามารถงอ บิด เดิน คลาน หมุนตัว และกระโดดได้ นอกจากปูตัวจิ๋วแล้ว นักวิจัยยังได้พัฒนาหุ่นยนต์ขนาดมิลลิเมตรที่มีลักษณะคล้ายจิ้งหรีด แมลงปีกแข็ง และหนอนตัวเล็กๆ 

บรรลุผลสำเร็จของหุ่นยนต์ขนาดไมโคร

จากข้อมูลของทีมงาน หุ่นยนต์ประเภทใหม่เหล่านี้สามารถทำให้เราเข้าใกล้ความสำเร็จในการเป็นหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถทำงานได้ในพื้นที่จำกัด

งานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร วิทยาศาสตร์หุ่นยนต์.

John A. Rogers เป็นผู้นำในการทดลอง เขาเป็นศาสตราจารย์ Louis Simpson และ Kimberly Querrey สาขา Materials Science and Engineering, Biomedical Engineering and Neurological Surgery ที่ Northwestern's McCormick School of Engineering และ Feinberg School of Medicine เขายังเป็นผู้อำนวยการของ Querrey Simpson Institute for Bioelectronics (QSIB) 

“วิทยาการหุ่นยนต์เป็นสาขาการวิจัยที่น่าตื่นเต้น และการพัฒนาหุ่นยนต์ระดับจุลภาคเป็นหัวข้อที่สนุกสนานสำหรับการสำรวจเชิงวิชาการ” โรเจอร์สกล่าว “คุณอาจจินตนาการว่าไมโครโรบ็อตเป็นตัวแทนในการซ่อมแซมหรือประกอบโครงสร้างหรือเครื่องจักรขนาดเล็กในอุตสาหกรรม หรือเป็นผู้ช่วยผ่าตัดเพื่อล้างหลอดเลือดแดงที่อุดตัน เพื่อหยุดเลือดออกภายใน หรือกำจัดเนื้องอกมะเร็ง — ทั้งหมดนี้อยู่ในขั้นตอนที่บุกรุกน้อยที่สุด”

Yonggang Huang นำผลงานทางทฤษฎี เขาเป็นศาสตราจารย์ Jan และ Marcia Achenback สาขาวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมโยธาและสิ่งแวดล้อมที่ McCormick และเป็นสมาชิกคนสำคัญของ QSIB

“เทคโนโลยีของเราทำให้มีรูปแบบการเคลื่อนไหวที่ควบคุมได้หลากหลาย และสามารถเดินด้วยความเร็วเฉลี่ยครึ่งหนึ่งของความยาวลำตัวต่อวินาที” Huang กล่าว “นี่เป็นสิ่งที่ท้าทายมากในการบรรลุเป้าหมายในระดับที่เล็กเช่นนี้สำหรับหุ่นยนต์ภาคพื้นดิน”

การสร้างปูจิ๋ว

ปูไม่จำเป็นต้องพึ่งพาฮาร์ดแวร์ ระบบไฮดรอลิกส์ หรือไฟฟ้าที่ซับซ้อนเหมือนหุ่นยนต์อื่นๆ มันดึงพลังจากความยืดหยุ่นที่ยืดหยุ่นของร่างกาย นักวิจัยสร้างหุ่นยนต์โดยใช้วัสดุโลหะผสมที่จำรูปร่างได้ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นรูปร่างที่ "จำได้" เมื่อถูกความร้อน เพื่อให้หุ่นยนต์ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ทีมงานใช้ลำแสงเลเซอร์สแกนและกำหนดเป้าหมายตำแหน่งต่างๆ ทั่วร่างกายของหุ่นยนต์ เมื่อเย็นลง การเคลือบกระจกบาง ๆ จะคืนส่วนที่สอดคล้องกันของโครงสร้างให้มีรูปร่างผิดรูป 

เมื่อเปลี่ยนจากเฟสหนึ่งไปยังอีกเฟสหนึ่ง หุ่นยนต์จะสามารถสร้างการเคลื่อนที่ได้ ทีมงานสามารถควบคุมตำแหน่งที่หุ่นยนต์เดินได้โดยการเล็งเลเซอร์ไปในทิศทางต่างๆ หากต้องการเลื่อนจากซ้ายไปขวา ทีมเพียงแค่สแกนจากขวาไปซ้าย 

“เนื่องจากโครงสร้างเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก อัตราการเย็นตัวจึงเร็วมาก” Rogers อธิบาย “ความจริงแล้ว การลดขนาดของหุ่นยนต์เหล่านี้ช่วยให้พวกมันทำงานได้เร็วขึ้น”

เพื่อให้ได้สถานะที่เล็กมากสำหรับหุ่นยนต์ ทีมงานได้ประดิษฐ์สารตั้งต้นของโครงสร้างปูเดินในรูปทรงระนาบระนาบแบน จากนั้นจึงทำการเชื่อมสารตั้งต้นเข้ากับพื้นผิวยางที่ยืดออกเล็กน้อย ด้วยการผ่อนคลายพื้นผิว กระบวนการโก่งงอที่ควบคุมจะเกิดขึ้นและทำให้ปู "เด้ง" ขึ้นในรูปแบบสามมิติที่กำหนด 

“ด้วยเทคนิคการประกอบชิ้นส่วนและแนวคิดเกี่ยวกับวัสดุเหล่านี้ เราสามารถสร้างหุ่นยนต์เดินได้เกือบทุกขนาดหรือรูปร่าง 3 มิติ” โรเจอร์สกล่าว “แต่นักเรียนรู้สึกได้รับแรงบันดาลใจและขบขันจากท่าทางการคลานไปด้านข้างของปูตัวจิ๋ว มันเป็นความตั้งใจที่สร้างสรรค์”