VIDEO: Mekani roboti upravljani magnetskim poljem

Znanstvenici s MIT-a razvili su sićušne robote mekanog tijela kojima se može upravljati slabim magnetom. Roboti, oblikovani od gumenih magnetskih spirala, mogu se programirati da hodaju, pužu, plivaju, sve kao odgovor na jednostavno magnetsko polje koje se lako primjenjuje.

"Ovo je prvi put da je ovo učinjeno, kako bi se moglo kontrolirati trodimenzionalno kretanje robota s jednodimenzionalnim magnetskim poljem", kaže profesorica Polina Anikeeva, profesorica znanosti o materijalima i inženjeringa te znanosti o mozgu i kognitivnih znanosti na MIT-u, suradnica istraživača Instituta McGovern za istraživanje mozga, kao i pomoćnica ravnateljice MIT-a, čiji je tim 3. lipnja objavio studiju u časopisu Advanced Materials. "A budući da se pretežno sastoje od polimera koji su mekani, nije vam potrebno jako magnetsko polje da ih aktivirate".

Novi roboti dobro su prilagođeni za prijevoz tereta kroz zatvorene prostore, a njihova gumena tijela nježna su za osjetljiva okruženja, otvarajući mogućnost da se tehnologija razvije za biomedicinske primjene. Anikeeva i njezin tim napravili su svoje robote dužina u milimetrima, ali ona kaže da bi se isti pristup mogao koristiti za proizvodnju mnogo manjih robota.

Anikeeva kaže da su se do sada magnetski roboti kretali kao odgovor na pokretna magnetska polja. "Ako pokušavate raditi u stvarno ograničenom okruženju, pokretni magnet možda nije najsigurnije rješenje. Želite imati stacionarni instrument koji samo primjenjuje magnetsko polje na cijeli uzorak," objašnjava.

Youngbin Lee, bivši diplomirani student u Anikeevom laboratoriju, osmislio je rješenje za ovaj problem. Roboti koje je razvio u laboratoriju Anikeeve nisu ravnomjerno magnetizirani. Umjesto toga, oni su strateški magnetizirani u različitim zonama i smjerovima tako da jedno magnetsko polje može omogućiti profil magnetskih sila koji pokreće kretanje, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Međutim, prije nego što se magnetiziraju, moraju se izraditi fleksibilna, lagana tijela robota. Lee započinje ovaj proces s dvije vrste gume, svake s različitom krutošću. Oni se spajaju zajedno, zatim zagrijavaju i razvlače u dugačka, tanka vlakna. Zbog različitih svojstava dva materijala, jedna od guma zadržava svoju elastičnost kroz ovaj proces istezanja, ali druga se deformira i ne može se vratiti na svoju izvornu veličinu. Kada se naprezanje oslobodi, jedan sloj vlakana se steže, povlačeći drugu stranu i povlačeći cijelu stvar u čvrstu zavojnicu. Anikeeva kaže da je spiralno vlakno modelirano prema zavojitim viticama biljke krastavca, koje se spiralno okreću kada jedan sloj stanica izgubi vodu i skuplja se brže od drugog sloja.

Treći materijal - onaj čije čestice imaju potencijal postati magnetski - ugrađen je u kanal koji prolazi kroz gumena vlakna. Dakle, nakon što je spirala napravljena, može se uvesti obrazac magnetizacije koji omogućuje određenu vrstu kretanja.

Ovaj precizan proces magnetiziranja generira program za svakog robota i osigurava jednostavno upravljanje robotima nakon izrade. Slabo magnetsko polje aktivira program svakog robota i pokreće njegov određeni tip kretanja. Jedno magnetsko polje može čak poslati više robota da se kreću u suprotnim smjerovima, ako su za to programirani. Anikeeva kaže da može zamisliti ove robote s mekim tijelom, čiju će jednostavnu proizvodnju biti lako povećati, kako dostavljaju materijale kroz uske cijevi ili čak unutar ljudskog tijela. Na primjer, mogu prenositi lijek kroz uske krvne žile, otpuštajući ga točno tamo gdje je potreban. Ona kaže da magnetski pokretani uređaji imaju biomedicinski potencijal i izvan robota, te bi jednog dana mogli biti ugrađeni u umjetne mišiće ili materijale koji podržavaju regeneraciju tkiva.