โรบอทขนาดมิลลิเมตรที่ควบคุมด้วยสนามแม่เหล็ก

นักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี นаньยาง (NTU Singapore) ได้พัฒนาโรบอทขนาดมิลลิเมตรที่ควบคุมด้วยสนามแม่เหล็ก โรบอทเหล่านี้สามารถทำงานที่ซับซ้อนและยืดหยุ่นได้ และอาจมีผลกระทบอย่างมากในด้านการแพทย์และการผลิต

การวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Advanced Materials ในเดือนพฤษภาคม

การสร้างโรบอทขนาดเล็กที่มีอยู่แล้ว

โรบอทขนาดเล็กถูกสร้างขึ้นโดยการฝังอนุภาคแม่เหล็กเข้าไปในพอลิเมอร์ที่ไม่เป็นพิษต่อมนุษย์ โรบอทเหล่านี้ถูกตั้งโปรแกรมให้ทำงานตามฟังก์ชันที่ต้องการเมื่อสนามแม่เหล็กถูกใช้

เทคโนโลยีใหม่นี้สร้างขึ้นจากโรบอทขนาดเล็กที่มีอยู่แล้ว และมีการเพิ่มความสามารถในการเคลื่อนที่ในหกดีกรีของอิสระ (DoF) ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่ตามแกนพื้นที่สามและเคลื่อนที่ตามแกนหมุน

นักวิจัยได้พัฒนาโรบอทขนาดเล็กที่มีหกดีกรีของอิสระแล้ว แต่โรบอทใหม่นี้สามารถหมุนได้เร็วกว่า 43 เท่าในดีกรีที่สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นดีกรีที่หก

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

เนื่องจากใช้วัสดุ ‘นุ่ม’ ในการก่อสร้าง โรบอทจึงสามารถเลียนแบบคุณสมบัติทางกลได้ ตัวอย่างเช่น โรบอทหนึ่งสามารถว่ายน้ำได้ ในขณะที่อีกหนึ่งสามารถจับ ปิกอัพ และวางวัตถุเล็กๆ ได้อย่างแม่นยำ

ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Lum Guo Zhan จากโรงเรียนแพทย์และวิศวกรรมเครื่องบินเป็นผู้เขียนหลักของการศึกษา

ตามที่ศาสตราจารย์ Lum กล่าว การพัฒนาที่สำคัญนี้ขึ้นอยู่กับการค้นพบ ‘เวกเตอร์หลัก’ ที่สามและสุดท้ายของสนามแม่เหล็ก ก่อนหน้านี้ สนามแม่เหล็กที่ใช้ถูกกำหนดไว้เพียงสองเวกเตอร์หลักเท่านั้น

“ทีมของฉันพยายามที่จะค้นหาความเข้าใจพื้นฐานของโรบอทขนาดเล็กที่มีหกดีกรีของอิสระผ่านงานนี้ โดยการเข้าใจฟิสิกส์ของโรบอทขนาดเล็กเหล่านี้อย่างเต็มที่ เราจึงสามารถควบคุมการเคลื่อนที่ของพวกมันได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ วิธีการสร้างที่เราเสนอสามารถทำให้โรบอทเหล่านี้มีแรงบิดที่ใหญ่กว่า 51 ถึง 297 เท่าเมื่อเทียบกับอุปกรณ์ที่มีอยู่อื่นๆ การค้นพบของเราจึงมีความสำคัญและเป็นตัวแทนของความก้าวหน้าที่สำคัญสำหรับเทคโนโลยีโรบอทขนาดเล็ก” ศาสตราจารย์ Lum กล่าว

โรบอทขนาดเล็กมีขนาดประมาณขนาดของเมล็ดข้าว ดังนั้นจึงมีประโยชน์เมื่อต้องการเข้าถึงพื้นที่ที่มีขนาดเล็กและปิดที่จำกัดสำหรับโรบอทขนาดใหญ่ ซึ่งหมายความว่าการพัฒนานี้มีประโยชน์อย่างมากในด้านการแพทย์

โรบอทสามารถควบคุมได้จากระยะไกลโดยผู้ดำเนินการและโปรแกรมที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์ควบคุม โปรแกรมเปลี่ยนความเข้มและทิศทางของสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยระบบคอยล์แม่เหล็ก

ในด้านการแพทย์ โรบอทขนาดเล็กสามารถเข้าถึงอวัยวะสำคัญบางอย่าง เช่น สมอง แต่ก็จะต้องมีการทดสอบและปรับแต่งมากขึ้นก่อนที่จะสามารถใช้งานได้

ผู้ร่วมเขียนการวิจัย ได้แก่ นักศึกษาระดับ博士 Changyu Xu และ Zilin Yang จากโรงเรียนวิศวกรรมเครื่องกลและวิศวกรรมเครื่องบิน

“นอกจากการผ่าตัดแล้ว โรบอทของเราอาจมีคุณค่าในด้านการแพทย์ เช่น การประกอบอุปกรณ์ lab-on-chip ที่สามารถใช้สำหรับการวินิจฉัยทางคลินิกโดยการรวมกระบวนการในห้องปฏิบัติการหลายอย่างบนชิปเดียว” พวกเขากล่าว

การทดสอบโรบอท

ทีมวิจัยทดสอบโรบอทใน实验และแสดงให้เห็นถึงความสามารถและความเร็ว

ด้วยโรบอทที่ได้รับแรงบันดาลใจจากแมงกะพรุน ทีมสามารถควบคุมให้โรบอทว่ายน้ำผ่านช่องทางที่แคบเมื่อแขวนอยู่ในน้ำ การทดสอบนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถของโรบอทในการเข้าถึงพื้นที่ที่มีขนาดเล็กและปิดที่จำกัด ซึ่งหมายความว่าในอนาคต โรบอทเหล่านี้สามารถใช้สำหรับการใช้งานทางการแพทย์ที่มุ่งเป้าได้

โรบอทขนาดเล็กนี้สามารถหมุนได้เร็วกว่าโรบอทขนาดเล็กอื่นๆ ที่มีอยู่

ทีมวิจัยจะพยายามทำให้โรบอทเหล่านี้เล็กลง โดยลดขนาดลงเหลือเพียงไม่กี่ร้อยไมโครเมตร และพวกเขายังต้องการให้โรบอทเหล่านี้มีความสามารถในการทำงานอัตโนมัติในอนาคต