Manyetik Alanlarla Kontrol Edilen Milimetre Boyutundaki Robotlar

Singapur Nanyang Teknoloji Üniversitesi'ndeki (NTU Singapur) bilim adamları, manyetik alanlarla kontrol edilen milimetre boyutunda robotlar geliştirdiler. Bu robotlar, son derece manevra kabiliyetine sahip ve hünerli manipülasyonları yürütme yeteneğine sahiptir ve biyotıp ve üretim gibi alanlarda büyük bir etkiye sahip olabilirler. 

Araştırma bilimsel dergide yayımlandı Gelişmiş malzemeler Mayısta. 

Mevcut Küçük Ölçekli Robotları Geliştirmek

Minyatür robotlar, insanlar için toksik olmayan malzemeler olan biyouyumlu polimerlere manyetik mikropartiküller yerleştirilerek yaratıldı. Robotlar, manyetik alanlar uygulandığında istenen işlevleri yerine getirecek şekilde programlanmıştır. 

Önceki küçük ölçekli robotlar üzerine inşa edilen yeni teknoloji ve yeni eklemeler, üç uzamsal eksen boyunca öteleme hareketi ve bu eksenler etrafında dönme hareketi olan altı serbestlik derecesinde (DoF) hareket etmek için optimize edilmiş bir yeteneği içerir. , eğim ve sapma açıları. 

Araştırmacılar daha önce altı DoF minyatür robot geliştirdiler, ancak yeni versiyonlar, yönleri tam olarak kontrol edildiği sürece kritik altıncı DoF'ta 43 kat daha hızlı dönebiliyor.

Yapılarında 'yumuşak' malzemelerin kullanılması nedeniyle, robotlar mekanik nitelikleri taklit edebilir. Örneğin, biri yüzebilirken diğeri minyatür nesneleri tam olarak kavrayabilir, kaldırabilir ve yerleştirebilir. 

Tıp ve Havacılık ve Uzay Mühendisliği Okulu'ndan Yardımcı Doçent Lum Guo Zhan, çalışmanın baş yazarıdır.

Profesör Lum'a göre, büyük ilerleme büyük ölçüde manyetik alanların 'zor' üçüncü ve son ana vektörünün keşfine bağlı. Bu keşiften önce, uygulanan manyetik alanlar yalnızca iki ana vektör cinsinden tanımlanıyordu. 

“Ekibim, bu çalışma aracılığıyla altı serbestlik dereceli harekete sahip minyatür robotların temel çalışma ilkelerini ortaya çıkarmaya çalıştı. Bu minyatür robotların fiziğini tam olarak anlayarak artık hareketlerini doğru bir şekilde kontrol edebiliyoruz. Ayrıca, önerilen üretim yöntemimiz, bu robotları diğer mevcut cihazlardan 51 ila 297 kat daha büyük altı DoF tork üretecek şekilde mıknatıslayabilir. Bu nedenle bulgularımız çok önemli ve küçük ölçekli robotik teknolojiler için önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor” dedi. Prof.

Minyatür robotlar, yaklaşık bir pirinç tanesi büyüklüğündedir, bu nedenle büyük robotları sınırlayan kapalı ve kapalı alanlara girmeye çalışırken kullanışlıdırlar. Bu, yeni gelişmenin özellikle tıpta yararlı olduğu anlamına gelir.

Robotlar, bir operatör ve kontrol bilgisayarında çalışan bir program tarafından uzaktan kontrol edilebilir. Program, bir elektromanyetik bobin sistemi tarafından üretilen manyetik alanların gücünü ve yönünü değiştirir. 

Tıpta minyatür robotlar, beyin gibi bazı hayati organlara ulaşabilir, ancak bu şekilde uygulanmadan önce çok daha fazla test ve düzeltme yapılması gerekecek.

Araştırmanın ortak yazarları arasında Makine ve Uzay Mühendisliği Okulu'ndan doktora öğrencileri Xu Changyu ve Yang Zilin yer alıyor. 

"Ameliyatın yanı sıra, robotlarımız, birkaç laboratuvar sürecini tek bir çip üzerinde entegre ederek klinik teşhis için kullanılabilecek çip üzerinde laboratuvar cihazlarının montajı gibi biyomedikal uygulamalarda da değerli olabilir" dediler. 

Robotları Test Etme

Araştırma ekibi, robotları laboratuvar deneylerinde test etti ve el becerilerini ve hızlarını gösterdi. 

Ekip, denizanasından ilham alan bir robotla, robotu suda asılıyken sıkı açılan bir bariyerden yüzmesi için kontrol etti. Bu deney, robotların dinamik ve belirsiz ortamlarda engelleri nasıl aşabileceğini gösterdi, yani gelecekte cerrahi prosedürler gibi hedeflenen biyomedikal uygulamalar için kullanılabilirler. 

Minyatür robot, mevcut tüm minyatür robotların en hızlı dönüşünü de aştı. 

Araştırma ekibi şimdi robotları birkaç yüz mikrometreye indirerek daha da küçültmeye çalışacak. Ayrıca sonunda tamamen özerk olmalarını istiyorlar.