- 1. Robot mikroskopowy aktywowany laserem
- 2. Robot wodny inspirowany stworzeniami morskimi
- 3. Bioinspirowany mikro-robot
- 4. Mikroboty magnetyczne w stylu Lego
- 5. Drobne roboty
- 6. Harvard Ambulatory Microbot lub HAMR-JR
- 7. RoBeetle
- 8. Magnetyczne T-Budboty
- 9. Mikrorobot terenowy
- 10. RoboFly
Trwa rewolucja robotyczna! Mikro robotyka, rozwijająca się dziedzina badań, w której zachodzi połączenie mikrotechnologii i robotyki, szybko toruje drogę do rozwoju robotów mniejszych niż ludzki włos. Tak, dobrze to przeczytałeś. Od mikrobotów, które potrafią chodzić, latać, pływać, wspinać się, czołgać i wykonywać różne zadania, takie jak dostarczanie leków do naszych ciał, identyfikowanie raka, niszczenie guzów; na całym świecie wprowadzono kilka innowacji.
Aby dodać do marszu tych zaawansowanych wynalazków, naukowcy wymyślili również mikro-roboty tak małe, jak mniej niż 1 milimetr. Inżynierowie i programiści na całym świecie nieustannie pracują nad postępami w tej dziedzinie i opracowywaniem mikro-robotów, których nie można zobaczyć gołym okiem. Wszystko dzięki najnowszym osiągnięciom w elektronice, mechanice, nanotechnologii i informatyce.
Niektóre z opracowywanych mikro-robotów wyłaniają się jako niezwykle przydatne narzędzia, podczas gdy inne są projektowane i rozwijane jako kreatywne pomysły na dalsze innowacje w dziedzinie mikro-robotyki. Oto 10 najbardziej kreatywnych i zaawansowanych mikro-robotów opracowanych w 2020 roku. Te mikro-boty są wynikiem doskonałej inżynierii i zostały opracowane do rozwiązywania wielu celów; czy to w dziedzinie wojskowości, opieki zdrowotnej czy inżynierii. Więc bez zbędnych ceregieli sprawdźmy je.
1. Robot mikroskopowy aktywowany laserem
Naukowcy z Cornell i University of Pennsylvania zbudowali mikroskopijne roboty składające się z prostego obwodu wykonanego z fotowoltaiki krzemowej, zwłaszcza części tułowia i mózgu oraz czterech elektrochemicznych siłowników, które działają jak nogi. Te aktywowane laserem mikro roboty mają grubość około 5 mikronów, szerokość 40 mikronów i długość od 40 do 70 mikronów. Te małe roboty są sterowane za pomocą migających impulsów laserowych na różnych elementach fotowoltaicznych, co pomaga ładować oddzielny zestaw nóg. Aby robot mógł chodzić, laser jest przełączany tam iz powrotem między fotowoltaiką z przodu iz tyłu.
2. Robot wodny inspirowany stworzeniami morskimi
Niedawno naukowcy z Northwestern University opracowali przypominającego życie miękkiego robota, który może chodzić z prędkością człowieka, podnosić ładunek transportowy w różne miejsca, wspinać się po wzgórzach, tańczyć itp. Ten mikro-robot, przypominający czworonożną ośmiornicę, działa wewnątrz zbiornika wypełnionego wodą i jest idealny do użytku w środowisku wodnym. Ten maleńki, centymetrowy robot wodny naśladuje zachowanie organizmów morskich i porusza się z prędkością jednego kroku na sekundę. Prawie 90% wody nie wymaga skomplikowanego sprzętu, hydrauliki ani elektryczności do ruchu, zamiast tego jest aktywowane światłem i porusza się w kierunku zewnętrznego wirującego pola magnetycznego. Wypełniona wodą struktura tego mikro-robota i osadzony szkielet z wyrównanych włókien niklowych są ferromagnetyczne, co umożliwia precyzyjny ruch i zwinność.
3. Bioinspirowany mikro-robot
Czerpiąc inspirację z białych krwinek, zespół naukowców z Instytutu Inteligentnych Systemów im. Maxa Plancka (MPI-IS) w Stuttgarcie wynalazł malutkiego mikro-robota, który przypomina krwinkę białą podróżującą przez układ krążenia. Ten mikro-robot przypomina leukocyty kształtem, rozmiarem i możliwościami ruchu. Robot do podawania leków w kształcie kuli może wytrzymać symulowany przepływ krwi. Obejmuje każdą komórkę, oferując idealną trasę do nawigacji. Średnica tego mikrokontrolera nie przekracza 8 mikrometrów i jest wykonana z mikrocząstek szklanych. Jedna strona jest pokryta cienką warstwą niklu i złota, a druga cząsteczkami leków przeciwnowotworowych i specyficznymi biomolekułami, które mogą rozpoznawać komórki rakowe. Ma powłokę z przeciwciał specyficznych dla komórki na powierzchni i może uwalniać cząsteczki leku. W warunkach laboratoryjnychmikrokontroler może osiągnąć prędkość do 600 mikrometrów na sekundę, czyli około 76 długości korpusu na sekundę.
4. Mikroboty magnetyczne w stylu Lego
Eunhee Kim i Hongsoo Choi, dwóch inżynierów z Instytutu Nauki i Technologii Daegu Gyeongbuk w Korei Południowej, oraz ich koledzy zbudowali prostokątne roboty, które mogą działać jako łączniki komórek nerwowych, łącząc przerwy między dwiema różnymi grupami komórek. Mając 300 mikrometrów długości i 95 mikrometrów szerokości, maleńkie magnetyczne mikroboty przypominające klocki Lego mogą łączyć ze sobą komórki mózgowe (poszczególne neurony), tworząc sieć neuronową.
5. Drobne roboty
Naukowcy z ETH Zurich opracowali drukowane w 3D mikro-roboty, które są w stanie dostarczać ładunki leków przez naczynia krwionośne w ludzkim ciele. Te mikro-roboty są tak małe, że mogą manewrować przez nasze naczynia krwionośne i dostarczać leki do określonych punktów ciała. Malutkie roboty są tworzone przy użyciu techniki druku 3D, która polega na złożonym połączeniu wielu materiałów. Metale i polimery mają różne właściwości, a oba materiały oferują pewne zalety w budowie mikromaszyn. Dwa materiały, tj. Metal i plastik, są połączone ze sobą tak ściśle, jak ogniwa w łańcuchu.
6. Harvard Ambulatory Microbot lub HAMR-JR
Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) oraz Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering zaprojektowali i zaprogramowali inspirowanego karaluchem robota HAMR - JR. Ten robot wielkości grosza mierzy 2,25 centymetra długości ciała i waży około 0,3 grama i może biec około 14 długości ciała na sekundę.
7. RoBeetle
RoBeetle to mały, ważący 88 miligramów, autonomiczny robot pełzający o wielkości owada, zasilany katalitycznym spalaniem metanolu. Opracowany przez naukowców z University of Southern California, ten malutki robot działa na metanolu i wykorzystuje sztuczny układ mięśniowy do czołgania się, wspinania i przenoszenia ładunków na plecach przez maksymalnie dwie godziny. RoBeetle o długości 15 milimetrów (0,6 cala) wykorzystuje sztuczny system mięśniowy oparty na paliwie płynnym (metanolu), który magazynuje około 10 razy więcej energii niż bateria o tej samej masie.
Ten mikro robot ma cztery nogi. Jego tylne nogi są nieruchome, a przednie nogi są przymocowane do przekładni, która jest połączona ze sprężyną płytkową napiętą w sposób, który ciągnie nogi do tyłu. Korpus robota działa jak zbiornik paliwa wypełniony metanolem, a konstrukcja jest taka, że robot może stać w pozycji pionowej, gdy jest nieruchomy. Konstrukcja mechaniczna systemu może modulować przepływ paliwa za pomocą systemu czysto mechanicznego.
8. Magnetyczne T-Budboty
Naukowcy z ACS Applied Materials & Interfaces zaprojektowali T-Budboty, biokompatybilne mikrosilniki z pączków herbaty, które usuwają biofilmy, uwalniają antybiotyk zabijający bakterie i usuwają zanieczyszczenia. Małe boty mogą integrować antybiotyk cyprofloksacynę dzięki oddziaływaniu elektrostatycznemu na ich powierzchni, zwiększając w ten sposób ich skuteczność przeciwbakteryjną przeciwko strasznym patogennym zbiorowiskom bakterii Pseudomonas aeruginosa i Staphylococcus aureus. Pąki herbaty Camellia sinensis są porowate, nietoksyczne, niedrogie i biodegradowalne. Ponadto pąki herbaty zawierają również polifenole, które mają właściwości przeciwbakteryjne.
9. Mikrorobot terenowy
Inżynierowie z Purdue University opracowali terenowy mikrorobot tak mały jak kilka ludzkich włosów. Ten mikrorobot może podróżować przez okrężnicę, wykonując przewrotki w tył i transportując leki u ludzi z okrężnicami i innymi organami o nierównym terenie. Robot terenowy jest za mały, aby pomieścić baterię; dlatego jest zasilany i sterowany bezprzewodowo z zewnątrz za pomocą pola magnetycznego.
10. RoboFly
Na koniec, oto jeden o nazwie RoboFly. Naukowcy z University of Washington stworzyli 74-mg mikrorobota z trzepoczącymi skrzydłami, który może poruszać się w powietrzu, na ziemi i na powierzchniach wody. Ten nowy robot został zbudowany przy użyciu mniejszej liczby komponentów w porównaniu do innych opracowanych robotów wielkości owadów. Pomogło to w uproszczeniu procesu produkcji. Konstrukcja tego robota jest taka, że podwozie ma tylko jeden złożony arkusz laminatu.
RoboFly wykorzystuje swoje dwa trzepoczące skrzydła napędzane siłownikami piezoelektrycznymi do latania i zawisania, jak robią to niektóre owady. Może poruszać się i sterować na ziemi za pomocą trzepoczących skrzydeł. Ponieważ robot jest lekki, po zmodyfikowaniu go za pomocą zestawu trzech przypominających stopę wypustek, może wylądować na powierzchni wody. Po wylądowaniu robot może poruszać się i sterować na wodzie, korzystając z tej samej zasady, która jest używana do poruszania się po ziemi.
Czy te małe roboty nie wprawiły Cię w zdumienie? Nasza lista mikro-robotów może nie być kompletna, ponieważ z pewnością podczas zapisywania tych mikro-robotów ma miejsce więcej innowacji lub mogliśmy przegapić niektóre z nich, ale lista da ci całkiem niezłe wyobrażenie o tym, gdzie innowacje w dziedzinie mikro-robotyki stoją dziś iw jakim kierunku zmierza.