Imaginați-vă un robot dintr-un material moale care se mișcă în interiorul corpului uman și care urmărește să livreze medicamente către unele celule din intestinul subțire. Deoarece diferitele pasaje din interiorul corpului uman nu au dimensiuni uniforme, există întotdeauna șansa ca robotul să se blocheze într-un spațiu prea îngust sau aglomerat. În acest caz robotul poate să nu livreze medicamentul sau chiar să-l elibereze acolo unde nu ar trebui provocând complicații suplimentare.
Dacă robotul are puterea de a se împărți în unități mai mici pentru a trece prin spațiile mai înguste din interiorul corpului uman și ar redeveni întreg atunci când pasajul este suficient de larg nu va rămâne niciodată blocat.
În mod surprinzător, o echipă de cercetători a creat cu succes o astfel de mașină unică, a raportat New Scientist. Se numește “robot ferofluidic miniatural reconfigurabil la scară” (SMFR), iar cea mai bună parte este că cercetătorul îi poate controla mișcarea folosind magneți.
Echipa care a dezvoltat SMFR a implicat cercetători de la Universitatea Soochow din Taiwan, Institutul de Tehnologie Harbin din China și Institutul Max Planck pentru Sisteme Inteligente din Germania.
Robotul reconfigurabil este construit folosind picături de ferofluid pe bază de ulei, care cuprind în principal nanoparticule de oxid de fier înmuiate în ulei de hidrocarburi. La fel ca o bucată solidă de fier un ferofluid este sensibil la magneți și câmpuri magnetice. Deoarece ferofluidele sunt ușor de controlat și oferă o mare flexibilitate, acestea sunt adesea preferate de cercetători pentru producerea de roboți moi care își schimbă forma.
În 2015, o echipă de cercetători din Coreea de Sud a creat roboți moi din ferofluid capabili să imite mișcările unei amibe.
Un alt grup de cercetători de la Universitatea de Stat din Arizona a dezvoltat în 2021 un robot miniatural care își modifică forma folosind ferofluide.
Anul acesta, în martie, oamenii de știință de la Universitatea Chineză din Hong Kong (CUHK) au venit cu un robot realizat în întregime dintr-un amestec magnetic care conține borax, detergent și magneți. Potrivit creatorilor săi acest robot ferofluidic este foarte bun la navigarea prin spații mici.
Particulele de ferofluid care alcătuiesc un robot lichid precum SFMR sunt slab legate între ele. Această conexiune liberă permite robotului să se deplaseze cu ușurință prin pasaje înguste, să-și ajusteze forma și chiar să se despartă în bucați sub influența unui câmp magnetic. În timpul studiului, cercetătorii au demonstrat aceste abilități ale SFMR testându-l în interiorul unui labirint. Labirintul includea pasaje înguste și complexe, viraje grele și obstacole. Cu toate acestea, robotul a depășit în cele din urmă labirintul prin schimbarea, micșorarea, alungirea și reasamblarea formei conform diferitelor cerințe ale traseului său. Folosind mai multe câmpuri magnetice, cercetătorii au reușit să împartă SFMR în numărul dorit de unități, să îl reasambleze din nou atunci când este necesar și să-i controleze cu ușurință toate celelalte funcții.
Cercetătorii cred că SFMR demonstrează o combinație unică de abilități precum deformarea ușoară, reconfigurarea fără efort și locomoția rapidă. Astfel de calități ar putea transforma robotul într-o tehnologie excelentă pentru domeniile legate de biomedicină și micro-asamblare.
SFMR este probabil cel mai bun proiect al nostru pentru livrarea țintită a medicamentelor în viitor. Un robot precum SFMR poate da naștere la aplicații capabile să livreze medicamente către părți ale corpului uman care nu ar fi accesibile altfel.
Potrivit cercetătorilor, atunci când vine vorba de livrarea medicamentelor către părți ale corpului, cum ar fi celulele creierului sau oasele craniului, SFMR-urile pot îndeplini astfel de sarcini mai precis decât roboții tradiționali. Mai mult, SMFR-urile ar putea juca un rol important în dezvoltarea dispozitivelor avansate de detectare a virușilor bazate pe cip. Cercetătorii dezvăluie că din ferofluide se pot crea SFMR de diferite dimensiuni.
Cu toate acestea, este încă o tehnologie în curs de dezvoltare și trebuie depuse multe eforturi pentru a dezvolta sisteme avansate de control bazate pe magneți care ar putea îmbunătăți și mai mult performanța și acuratețea SFMR-urilor.
Roboții moi miniaturali magnetici au arătat un potențial mare prin reducerea la minimum a invazivității și a posibilelor daune fizice. Cu toate acestea, cercetătorii s-au concentrat în principal pe roboții de dimensiuni fixe, cu locomoția activă accesibilă doar atunci când dimensiunea secțiunii transversale a acestor spații închise este comparabilă cu cea a robotului.
Rezultatele au arătat că SMFR, variind de la centimetri la micrometri folosesc capacități diverse, cum ar fi locomoția în medii structurate şi deformarea pentru a trece prin goluri și chiar reconfigurarea la scară reversibilă pentru navigarea în spații puternic variabile.
Articol de Răzvan Lupu
