ربات‌های کوچک بر موانع غلبه و اجسام سنگین جابه‌جا می‌کنند

توسعه ربات‌های میکروسکوپی مغناطیسی در کره جنوبی

دانشمندان در کره جنوبی، گروه‌های کوچکی از ربات‌های مغناطیسی را توسعه داده‌اند که مانند مورچه‌ها با یکدیگر همکاری می‌کنند تا کارهای فوق‌العاده‌ای انجام دهند. این کارها شامل عبور از موانع و جابه‌جایی اشیاء به مراتب بزرگ‌تر از خودشان است. نتایج این تحقیق که در تاریخ ۱۸ دسامبر در نشریه Device منتشر شده است، نشان می‌دهد که این گروه‌های ربات میکروسکوپی که تحت یک میدان مغناطیسی چرخشی عمل می‌کنند، می‌توانند به انجام کارهای دشوار در محیط‌های چالش‌برانگیز بپردازند. این کارها شامل ارائه درمان‌های کم‌تهاجمی برای شریان‌های مسدود شده و هدایت دقیق موجودات است.

به گفته جونگ جائه وی، نویسنده این تحقیق از دپارتمان مهندسی ارگانیک و نانو در دانشگاه هانیانگ در سئول، “قابلیت بالای سازگاری گروه‌های ربات میکروسکوپی با محیط و سطح بالا از خودمختاری در کنترل گروه، شگفت‌انگیز بود.”

عملکرد گروه‌های ربات میکروسکوپی

وی و همکارانش آزمایش کردند که گروه‌های ربات میکروسکوپی با پیکربندی‌های مختلف چگونه در انجام وظایف گوناگون عمل می‌کنند. آن‌ها متوجه شدند که گروه‌هایی با نسبت ابعادی بالا می‌توانند بر موانعی به ارتفاع پنج برابر طول بدن یک ربات میکروسکوپی غلبه کرده و یکی یکی از روی آن‌ها بپرند. یک گروه بزرگ از ۱۰۰۰ ربات میکروسکوپی با چگالی بالا، یک قایق تشکیل داد که بر روی آب شناور بود و دور یک قرص که ۲۰۰۰ برابر سنگین‌تر از هر ربات فردی بود، پیچیده شد و این امکان را فراهم کرد که گروه دارو را از طریق مایع حمل کند.

در زمین خشک، یک گروه ربات توانست بارهایی به وزن ۳۵۰ برابر هر ربات فردی را جابه‌جا کند، در حالی که گروه دیگری از ربات‌های میکروسکوپی موفق شد لوله‌هایی را که شبیه به رگ‌های خونی مسدود شده بودند، باز کند. در نهایت، از طریق حرکات چرخشی و کشش مداری، تیم وی سیستمی را توسعه داد که به گروه‌های ربات این امکان را می‌دهد که حرکات موجودات کوچک را هدایت کنند.

تحقیقات جدید در زمینه ربات‌های میکرو

دانشمندان به طور فزاینده‌ای به مطالعه چگونگی دستیابی گروهی ربات‌ها به اهداف مشترک علاقه‌مند شده‌اند. این علاقه‌مندی به الهام از رفتار مورچه‌ها در کنار هم برای پر کردن فاصله‌ها یا تشکیل یک قایق برای بقا در برابر سیلاب‌ها شکل گرفته است. به همین ترتیب، همکاری میان ربات‌ها باعث افزایش مقاومت آن‌ها در برابر شکست می‌شود. حتی اگر برخی از اعضای گروه نتوانند به هدف برسند، بقیه به انجام حرکات برنامه‌ریزی‌شده خود ادامه می‌دهند تا زمانی که تعداد کافی از آن‌ها در نهایت موفق شوند.

یکی از محققان می‌گوید: “تحقیقات قبلی در زمینه رباتیک گروهی بر روی ربات‌های کروی متمرکز شده بود که از طریق تماس نقطه‌ای به هم متصل می‌شوند.” در این مطالعه، محققان یک گروه از ربات‌های میکرو مکعبی طراحی کردند که به دلیل داشتن سطوح بزرگ‌تر، جذابیت‌های مغناطیسی قوی‌تری دارند. هر ربات میکرو به ارتفاع 600 میکرومتر ساخته شده و بدنه‌ای از اپوکسی دارد که با ذرات آهنربای فرومغناطیسی نئودیمیوم-آهن-بور (NdFeB) پر شده است. این ویژگی به ربات‌ها این امکان را می‌دهد که به میدان‌های مغناطیسی پاسخ دهند و با سایر ربات‌های میکرو تعامل داشته باشند.

با استفاده از یک میدان مغناطیسی که توسط چرخش دو آهنربای متصل تولید می‌شود، این گروه می‌تواند به صورت خودجوش شکل بگیرد. محققان ربات‌ها را طوری برنامه‌ریزی کردند که در پیکربندی‌های مختلف با تغییر زاویه مغناطیسی به هم بپیوندند. یکی از محققان می‌گوید: “ما یک روش تولید انبوه مقرون به صرفه با استفاده از قالب‌گیری و مغناطیسی‌سازی در محل توسعه دادیم که هندسه و پروفایل‌های مغناطیسی یکنواختی را برای عملکرد ثابت تضمین می‌کند.”

وی همچنین اشاره می‌کند: “در حالی که نتایج این مطالعه امیدوارکننده است، گروه‌ها به سطوح بالاتری از خودمختاری نیاز دارند تا برای کاربردهای واقعی آماده شوند.” او می‌افزاید: “گروه‌های ربات میکرو مغناطیسی به کنترل مغناطیسی خارجی نیاز دارند و قادر به ناوبری خودکار در فضاهای پیچیده یا محدود مانند شریان‌های واقعی نیستند.” او ادامه می‌دهد: “تحقیقات آینده بر روی افزایش سطح خودمختاری گروه‌های ربات میکرو متمرکز خواهد شد، مانند کنترل بازخورد در زمان واقعی حرکات و مسیرهای آن‌ها.”