Milimetre seviyesindeki ilk robotik denizanası doğdu ve gelecekte kan damarlarında "yüzebilir"
Almanya'daki Max Planck Enstitüsü'nden (MPI) bir araştırma ekibi, kısa süre önce yalnızca birkaç milimetre boyutunda, ancak nakliye ve delme gibi birden çok işlevi olan yeni bir kablosuz yumuşak robot türü yarattı.
Ekip robota "denizanası botu" (denizanası botu) diyor ve tasarımı scyphomedusae ephyra'dan ilham alıyor.Araştırmalar, robotun etrafındaki su akışını gerçek bir denizanası gibi kontrol edebileceğini ve tek başına tamamlayabildiğini göstermiştir. Seri işlem.
Çeşitlendirilmiş hareket yetenekleri, yumuşak robotun tıp alanında geniş uygulama olanaklarına sahip olmasını sağlar ve ayrıca denizanasının hareket şeklini daha fazla incelemeye yardımcı olur. Ek olarak ekip, tıbbi alandaki pratik uygulamalar için bu robota dayalı daha küçük, biyolojik olarak parçalanabilen yumuşak robotlar geliştirecek.
Bu sonuç 3 Temmuz'da Nature Communication'da yayınlandı Makalenin yazarı MPI Intelligent System Research Institute'ten Profesör Metin Sitti'dir Ekip üyeleri arasında Dr. Wenqi Hu, doktora öğrencileri Dong Xiaoguang ve Ren Ziyu yer alıyor.
Profesör Metin Sitti, bu araştırmanın çığır açan öneminin, benzer büyüklükteki koşullar altında denizanası yüzme ve avlanmayı taklit edebilen ilk denizanası robotu olması gerçeğine yansıdığına inanıyor.
Şekil | Robot tasarımının şematik diyagramı (kaynak: araştırma kağıdı)
Yumuşak yüzme robotu, tıbbi tedavi ve su ortamının iyileştirilmesinde geniş uygulama olanaklarına sahiptir. Şu anda yüzebilen mikro robot tasarımları olmasına rağmen, robotun boyutu küçüldükçe, robota nesneleri manipüle etme gibi gelişmiş işlevler sağlamak hala bir zorluktur.Başlıca nedeni, robotun taşıyabileceği bileşenlerin boyutunun sınırlı olmasıdır.
Metin Sitti'nin ekibinin çözmek istediği sorun, robotun boyutunu küçültmek ve ona küçük nesneleri hareket ettirme, yakalama ve kullanma yeteneği kazandırmaktır. Bu nedenle ekip, denizanasını prototip bir robot olarak kullandı.
Şekil Robot, topu ortadaki engelin üzerinden taşıdı (kaynak: araştırma kağıdı)
Metin Sitti, Deeptech'e denizanasının en yaygın, en enerji verimli ve çok yönlü yumuşak yüzücü canlılar olduğunu tanıttı.Çok küçükken ve çok basit bir vücut yapısına sahip olduklarında bile, erken çocukluklarında bile mükemmel hareket kabiliyetine sahip olabilirler.Bu, takıma çok şey kazandırır. Harika ilham.
Bu modele dayanarak, Metin Sitti ve arkadaşları sadece birkaç milimetre boyutunda bir robot tasarlayıp ürettiler ve salınım uygulamak için 8 bükülebilir dikey lob ile manyetik kompozit bir elastomer çekirdeği (çapı 3 mm) birbirine bağladılar. Manyetik alandan sonra, bu kanatlar tıpkı yüzen bir denizanası gibi büzülür ve sonra iyileşir.
Ekip, yumuşak robot ile çevredeki sıvı akışı arasındaki ilişkiyi keşfetmek için robotun çeşitli farklı yüzme modlarında performansını inceledi.
Örneğin, yumuşak vücutlarını hareket ettirebilirler ve gerçek denizanası gibi akıntıya karşı hareket edebilirler.
Şekil | Robot yukarı doğru hareket ediyor (Kaynak: Profesör Metin Sitti)
Denizanası benzeri robotlar üzerinde yapılan geçmiş araştırmalarda, diğer araştırmacılar robotun yüzme yeteneğine odaklandılar, ancak Metin Sitti bundan memnun değildi. Yüzmeye ek olarak, robotları farklı boyutlardaki topları seçici olarak taşıyabilir (bu işlem denizanasının avlandıklarındaki hareketini ifade eder), yırtıcılardan kaçmak için toplara girebilir ve farklı sıvıları karıştırabilir.
Şekil | Denizanası robotu tarafından gerçekleştirilen dört işlev: a) iki farklı boyutta topun taşınması; b) ince boncuk havuzunda kazma deliklerinin simüle edilmesi ve av aranması; c) iki farklı renk boyasının karıştırılması; d) farklı Yörünge (kimyasal bir yol oluşturma) (kaynak: araştırma kağıdı)
Deneyler, denizanasını taklit eden tasarımın, robotun küçük bir gövde durumunda bile mükemmel ve çeşitli hareket yeteneklerine sahip olmasını sağladığını ve bu robota pratik uygulamalarda hayal gücü için çok yer verdiğini kanıtladı.
Şekil | Denizanası seçilerek büyük topları alır (Kaynak: Profesör Metin Sitti)
Dong Xiaoguang, olası bir uygulama senaryosunun, ultrason görüntülemenin rehberliğinde robotun mesanede yüzebilmesi ve antikanser ilaçların uzun vadeli doğru salınımı için tümör dokusu gibi belirli hedeflere bağlı kalması olduğuna inanıyor. "Bu, geleneksel tedavinin neden olabileceği ağrıyı azaltmak ve tedavi etkinliğini artırmak da dahil olmak üzere hastalara büyük olasılıkla büyük yardım sağlayacaktır.
Bu aynı zamanda ekibin bir sonraki araştırma yönünün de odak noktasıdır. Metin Sitti DeepTech'e, mühendislik uygulamaları açısından ekibin medikal alana soft robotları uygulamaya çalışacağını söyledi. Ekibin mesane içinde hareket edebilen ve ilaçları doğru bir şekilde teslim edebilen bir prototip robot tasarladığını ve ürettiğini açıkladı. Ek olarak, bu yumuşak robotları, gebelikten korunma veya diğer tedavi amaçları için fallop tüplerini veya kan damarlarını kasıtlı olarak bloke etmek için de kullanacaklar. Önemli olan manyetik alan değişimleri kontrol edilerek robotun vücut içerisindeki hareketinin tamamen uzaktan kontrol edilmesidir.
Bununla birlikte, bu hedeflere ulaşılmadan önce, çözülmesi gereken teknik sorunlar, robotun belirli bir görevi tamamladıktan sonra insan vücudunda bozulmasına izin vermek için tamamen biyo-yorumlanabilir materyallerin kullanımını içerir ve böylece robotu geri alma ihtiyacını ortadan kaldırır. Ekip ayrıca robotu daha da küçültmek, boyutunu 100 mikronun altına düşürmek için çalışıyor, böylece yüzebilir ve insan kan damarlarında çalışabilir.
Metin Sitti, ekibin bu robotik teknolojiyi gerçek tıbbi uygulamalarda kullanmak için gerekli mali desteği aldığını söyledi. Araştırma ekibi, hayvanlarda ilgili deneyler yapacak ve nihai amaç, bunu insan hastaların tedavisinde kullanmaktır.
