روبات‌های مورچه‌مانند که سنگین‌ترین اجسام را جابجا می‌کنند!

توسعه ربات‌های میکروسکوپی مغناطیسی در کره جنوبی

دانشمندان در کره جنوبی گروه‌هایی از ربات‌های میکروسکوپی مغناطیسی را توسعه داده‌اند که مانند مورچه‌ها با هم همکاری می‌کنند تا به کارهای فوق‌العاده‌ای دست یابند. این ربات‌ها قادرند اشیاء را که چندین برابر اندازه خودشان هستند، جابه‌جا کرده و بردارند. یافته‌های این تحقیق که در تاریخ ۱۸ دسامبر در نشریه Cell Press منتشر شد، 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.

ژونگ جائه وی، نویسنده این تحقیق از دپارتمان مهندسی ارگانیک و نانو در دانشگاه هانیانگ سئول، می‌گوید: «قابلیت تطبیق بالای گروه‌های ربات میکروسکوپی با محیط و سطح بالای خودمختاری در کنترل گروه برای ما شگفت‌انگیز بود.» وی و همکارانش عملکرد گروه‌های ربات میکروسکوپی با پیکربندی‌های مختلف را در انجام وظایف متنوع آزمایش کردند.

آنها دریافتند که گروه‌هایی با نسبت ابعاد بالا می‌توانند بر موانعی به ارتفاع پنج برابر طول بدن یک ربات میکروسکوپی صعود کرده و به‌صورت یک‌به‌یک از روی موانع بپرند. یک گروه بزرگ متشکل 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، پیچید. این امر به گروه امکان می‌دهد تا دارو را از طریق مایع حمل کند.

در زمین‌های خشک، یک گروه ربات توانست باری به وزن ۳۵۰ برابر هر ربات فردی را جابه‌جا کند، در حالی که یک گروه دیگر از ربات‌های میکروسکوپی موفق به باز کردن لوله‌هایی شدند که شبیه عروق خونی مسدود شده بودند. در نهایت، از طریق حرکات چرخشی و کششی، تیم وی سیستمی را توسعه داد که از طریق آن گروه‌های ربات می‌توانند حرکات موجودات کوچک را هدایت کنند.

تحقیقات جدید در زمینه ربات‌های میکرو

دانشمندان به طور فزاینده‌ای به مطالعه چگونگی همکاری دسته‌های ربات‌ها برای دستیابی به اهداف مشترک علاقه‌مند شده‌اند. این علاقه‌مندی از رفتار مورچه‌ها الهام گرفته شده است که چگونه با هم جمع می‌شوند تا فاصله‌ای را در مسیر پر کنند یا به شکل یک قایق در کنار هم قرار می‌گیرند تا در برابر سیلاب‌ها مقاومت کنند. به همین ترتیب، همکاری باعث می‌شود ربات‌ها در برابر شکست مقاوم‌تر شوند؛ حتی اگر برخی از اعضای گروه نتوانند به هدف برسند، بقیه به اجرای حرکات برنامه‌ریزی‌شده خود ادامه می‌دهند تا زمانی که تعداد کافی از آن‌ها در نهایت موفق شوند.

او می‌گوید: “تحقیقات قبلی در زمینه رباتیک دسته‌ای بر روی ربات‌های کروی متمرکز شده بود که از طریق تماس نقطه‌ای به هم متصل می‌شوند.” در این مطالعه، محققان یک دسته متشکل از ربات‌های میکرو مکعبی طراحی کردند که به دلیل داشتن سطوح بزرگ‌تر، از جاذبه‌های مغناطیسی قوی‌تری برخوردارند، زیرا تمام سطوح هر مکعب می‌توانند با هم تماس بگیرند. هر ربات میکرو ۶۰۰ میکرومتر ارتفاع دارد و از بدنه اپوکسی تشکیل شده است که با ذرات آهنربای نئودیمیم-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 تأمین انرژی ربات‌ها از طریق یک میدان مغناطیسی که توسط چرخش دو آهنربای متصل تولید می‌شود، این دسته می‌تواند به طور خودجوش شکل بگیرد. محققان ربات‌ها را برنامه‌ریزی کردند تا در پیکربندی‌های مختلف با تغییر زاویه مغناطیسی شدن به هم بپیوندند. او می‌گوید: “ما یک روش تولید انبوه مقرون به صرفه با استفاده از قالب‌گیری و مغناطیسی کردن در محل توسعه دادیم که هندسه و پروفایل‌های مغناطیسی یکنواختی را برای عملکرد ثابت تضمین می‌کند.”

او همچنین می‌افزاید: “در حالی که نتایج این مطالعه امیدوارکننده است، دسته‌ها به سطوح بالاتری از خودمختاری نیاز دارند تا برای کاربردهای واقعی آماده شوند.” او توضیح می‌دهد: “دسته‌های ربات‌های میکرو مغناطیسی به کنترل مغناطیسی خارجی نیاز دارند و توانایی ناوبری خودکار در فضاهای پیچیده یا محدود مانند شریان‌های واقعی را ندارند.” او ادامه می‌دهد: “تحقیقات آینده بر روی افزایش سطح خودمختاری دسته‌های ربات‌های میکرو متمرکز خواهد بود، مانند کنترل بازخورد در زمان واقعی حرکات و مسیرهای آن‌ها.”