Boleh berjalan di tepi syiling! Robot ketam terkecil di darat dilancarkan dan boleh digunakan untuk pembedahan invasif minimum pada masa hadapan

Mikrobot "berjalan kaki" ini sangat comel!

Science Robotics pada bulan Mei menerbitkan kajian dari Northwestern University Kajian ini memperkenalkan A sub-milimeter level multi -robot tanah bahan dibangunkan.

Menurut laporan, robot ini diilhamkan oleh ketam saiznya yang kecil dan kepantasannya yang fleksibel membolehkan robot kecil ini berjalan dengan bebas di tepi syiling sambil dikawal dari jauh.

Pada masa hadapan, robot ini boleh digunakan untuk operasi ruang terkurung dan juga pembedahan invasif minimum.

Pautan kertas:

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abn0602.

Diinspirasikan oleh "Peeping Toe Crab", ia merupakan mikro-robot terkecil di darat

Dari rupa, robot ini mempunyai 8 kaki, sepasang penyepit, badan bulat dan ketam Sangat serupa, ia sememangnya diilhamkan oleh ketam - "Ketam Kaki Mengintip"

John A. Rogers, ketua penyelidik kajian ini, berkata bahawa kerja mereka melengkapkan yang lain Kerja saintis yang bekerja pada milimeter- robot skala, sebagai contoh, adalah struktur seperti cacing yang boleh bergerak melalui medium cecair dengan flagela.

Tetapi setakat yang dia tahu, mikrorobot ketam mereka adalah robot darat terkecil, hanya setengah milimeter lebar, yang boleh berjalan di atas permukaan pepejal di udara terbuka.

Robot ini terdiri daripada tiga bahan utama: polimer gred elektronik untuk badan dan anggota badan; dan aloi memori bentuk (SMA) yang membentuk bahagian "bergerak". ;Terdapat juga lapisan kaca nipis yang bertindak sebagai exoskeleton untuk menambah ketegaran pada struktur.

Rogers menambah bahawa mereka tidak terhad oleh bahan khusus ini, namun, pasukannya sedang mencari cara untuk mengintegrasikan bahan semikonduktor dan jenis konduktor lain.

Ali ingatan bentuk (SMA) membantu "ketam kecil" bergerak

Disebabkan kehadiran aloi ingatan bentuk (SMA), robot kecil ini boleh bergerak dengan pantas. Bahan jenis ini mengalami perubahan fasa pada suhu tertentu, menyebabkan perubahan bentuk.

Rogers berkata: "Jadi anda mencipta bahan dalam geometri awal, mengubah bentuknya, dan kemudian apabila anda memanaskannya, ia kembali kepada geometri awal... Kami menggunakan perubahan bentuk sebagai sejenis mekanikal penggerak atau Asas untuk beberapa jenis otot."

Untuk membuat logam ingatan menjadi panas, para penyelidik menggunakan pancaran laser untuk memfokuskan pada robot.

"Apabila pancaran laser menerangi bahagian aloi ingatan bentuk robot, ia menyebabkan perubahan fasa dan gerakan yang sepadan, dan apabila pancaran laser dialihkan, bahagian ini disejukkan dengan cepat, dan anggota itu akan kembali. kepada geometri yang cacat.

Walaupun pendekatan ini mempunyai kelebihannya, Rogers mahu meneroka lebih banyak pilihan. "Dengan laser, anda memerlukan beberapa jenis akses optik... (tetapi) bergantung pada tempat anda mahu robot itu berfungsi, sama ada itu boleh dilaksanakan atau tidak," kata Rogers

Falsafah Semula Jadi Pakar Mikrorobotik

.

Ini bukan kali pertama Rogers merujuk perkara dalam alam semula jadi untuk membina robot bersaiz sub-milimeter.

Makmalnya telah membangunkan struktur kecil yang menyerupai cacing dan kumbang, malah cip mikro bersayap yang bergerak secara pasif melalui udara dengan prinsip yang sama bahawa angin menyebarkan benih.

Pada tahun 2015, Rogers dan rakan-rakannya turut menerbitkan kertas kerja tentang cara mengeksploitasi seni kirigami Jepun (seperti yang dilihat dalam buku pop timbul) Mereka mereka robot mereka berdasarkan konsep kirigami.

Mereka menggunakan tindanan tinggi, berbilang lapisan bahan bercorak yang disokong oleh wafer silikon, tetapi walaupun bahan ini berguna untuk litar bersepadu, mereka "tidak baik untuk robot," kata Rogers, kerana ia rata. Untuk membawa mereka ke dalam dimensi ketiga, mempelajari prinsip Qi adalah titik permulaan.

Seperti yang ditegaskan oleh Rogers, penyelidikan mereka pada masa ini adalah penerokaan semata-mata, cuba memperkenalkan beberapa idea tambahan ke dalam kejuruteraan mikrorobotik.

"Kami boleh menggerakkan robot ini dan membuat mereka pergi ke arah yang berbeza, tetapi mereka tidak melaksanakan tugas tertentu," katanya.

Sebagai contoh, walaupun robot ketam mempunyai kuku, ini hanya untuk tujuan visual, mereka tidak bergerak atau merebut objek. "Mencipta keupayaan untuk pelaksanaan misi akan menjadi langkah seterusnya dalam penyelidikan dalam bidang ini," katanya. Kini, bagaimanapun, membuat struktur 3D berbilang bahan dan menggunakan SMA untuk penggerak dua hala ialah dua bahagian utama sumbangan pasukannya kepada penyelidikan yang lebih luas.

Untuk meneroka lebih lanjut, dia dan rakan sekerjanya sedang mempertimbangkan cara meningkatkan keupayaan untuk menangkap atau memanipulasi objek pada skala ini dan cara menambahkan litar mikro, penderia digital dan komunikasi tanpa wayar pada robot. Sebagai contoh, komunikasi antara robot boleh membolehkan mereka bekerja sebagai kawanan. Satu lagi bidang untuk penyelidikan ialah menambah beberapa jenis sumber kuasa tempatan yang dikuasakan oleh fotovoltaik, sebagai contoh, untuk menyediakan pemanasan tempatan melalui mikropengawal dalam cara berurutan masa untuk mengawal pergerakan.

Dari segi aplikasi yang berpotensi, Rogers membayangkan robot mikro digunakan untuk bekerja dalam ruang terkurung, terutamanya untuk pembedahan invasif minimum, dan kedua untuk kenderaan membina mesin mikro lain. Tetapi dia juga menganjurkan agar berhati-hati: "Saya tidak mahu melebih-lebihkan apa yang kita lakukan. Sangat mudah untuk membayangkan robot ini masuk ke dalam badan dan melakukan beberapa perkara yang berkuasa secara perubatan. (Tetapi) di situlah kita mahu, dan itulah Itulah yang mendorong banyak kerja kami.”

Liputan berkaitan:

• https://spectrum.ieee.org/microrobots-walking.
• https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abn0602.
• https://www.nature.com/articles/s41586-021-03847-y.
• https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.1515602112.

Atas ialah kandungan terperinci Boleh berjalan di tepi syiling! Robot ketam terkecil di darat dilancarkan dan boleh digunakan untuk pembedahan invasif minimum pada masa hadapan. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!