Milimetre Büyüklüğünde Robotlar Manyetik Alanlar ile Kontrol Ediliyor

Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi (NTU Singapore) bilim insanları, manyetik alanlarla kontrol edilen milimetre büyüklüğünde robotlar geliştirdiler. Bu robotlar, yüksek manevra kabiliyetine ve beceriye sahip hareketler gerçekleştirebiliyor ve tıp ve üretim gibi alanlarda büyük bir etkiye sahip olabilir.

Araştırma, Mayıs ayında Advanced Materials bilim dergisinde yayımlandı.

Mevcut Küçük Ölçekli Robotlara Dayalı İnşaat

Minyatür robotlar, manyetik mikro partiküllerin biyolojik olarak uyumlu polimerlere gömülmesi ile oluşturuldu. Bu polimerler, insanlara karşı toksik olmayan malzemelerdir. Robotlar, manyetik alanlar uygulandığında istenen işlevleri gerçekleştirecek şekilde programlanmıştır.

Yeni teknoloji, önceki küçük ölçekli robotlara dayanarak geliştirildi ve yeni eklemeler arasında altı serbestlik derecesinde (DoF) optimize edilmiş hareket yeteneği bulunmaktadır. Bu, üç boyutlu uzayda translasyonel hareket ve bu eksenler etrafındaki rotasyonel hareketi ifade eder.

Araştırmacılar, daha önce altı DoF minyatür robotlar geliştirmişlerdi, ancak yeni sürümler, kritik altıncı DoF’de 43 kat daha hızlı dönebiliyor, ancak yönlendirmeleri kesin olarak kontrol ediliyor.

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

‘Yumuşak’ malzemelerin kullanıldığı reasonu ile, robotlar mekanik özelliklerini taklit edebilir. Örneğin, biri yüzme hareketi yapabilirken, diğeri küçük nesneleri tutabilir, kaldırabilir ve precisa olarak yerleştirilebilir.

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

Profesör Lum’a göre, büyük ilerleme, manyetik alanların üçüncü ve son prensip vektörünün keşfine dayanmaktadır. Bu keşiften önce, uygulanan manyetik alanlar sadece iki prensip vektörü ile tanımlanıyordu.

“Ekibim, bu çalışmada altı DoF hareketli minyatür robotların temel çalışma prensiplerini keşfetmeye çalıştı. Bu minyatür robotların fiziğini tam olarak anladığımız için, şimdi hareketlerini doğru bir şekilde kontrol edebiliriz. Ayrıca, önerdiğimiz üretim yöntemi, bu robotları manyetize ederek diğer mevcut cihazlara göre 51 ila 297 kat daha büyük altı DoF torkları üretebilir. Bulgularımız therefore kritiktir ve küçük ölçekli robot teknolojileri için önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir” dedi Asst. Prof Lum.

Minyatür robotlar, bir pirinç tanesi büyüklüğündedir, bu nedenle büyük robotların ulaşamadığı kapalı ve dar alanlara ulaşmaya çalışırken faydalı olurlar. Bu, özellikle tıpta çok önemlidir.

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

Tıpta, minyatür robotlar bestimm bazı vital organlara ulaşabilir, ancak bunları bu şekilde uygulamadan önce çok daha fazla test ve ayar yapılması gerekecektir.

Araştırmanın ortak yazarları arasında, Mekanik ve Havacılık Mühendisliği Okulu’ndan Changyu Xu ve Zilin Yang gibi doktora öğrencileri bulunmaktadır.

“Ameliyat dışında, robotlarımız ayrıca laboratuvar-on-chip cihazlarının montajı gibi tıbbi uygulamalarda da değerli olabilir. Bu cihazlar, tek bir çip üzerinde several laboratuvar işlemlerini entegre edebilir ve klinik tanılar için kullanılabilir” dediler.

Robotların Test Edilmesi

Araştırma ekibi, robotları laboratuvar deneylerinde test etti ve onların beceri ve hızını gösterdi.

Jellyfish-ilhamlı bir bot ile, ekip onu su içinde asılı bırakıldığında dar bir açıklığı geçmesini kontrol etti. Bu deney, robotların dinamik ve belirsiz ortamlarda bariyerleri nasıl geçebileceğini gösterdi, bu da gelecekte hedeflenen tıbbi uygulamalar gibi cerrahi prosedürler için kullanılabilir anlamına geliyor.

Minyatür robot, mevcut minyatür robotların en hızlı dönüşünü aşmıştır.

Araştırma ekibi, şimdi robotları daha da küçültmeye çalışacak, birkaç hundred mikrometre büyüklüğüne indirerek ve sonunda tamamen otonom hale getirmeyi hedefliyor.