Selvhelbredende Mikro‑robotter: Medicin til militære anvendelser

Et team af ingeniører fra Penn State har låst op for en simpel metode til at skabe og styre sværme af selvhelbredende mikro‑robotter. Videnskaben henter inspiration fra naturen og kombinerer den med enkle mikro‑robotdesigns, der kan generere og registrere akustiske signaler. Denne tilgang minder om, hvordan bier og andre insekter bruger lydbølger til at organisere sig i store grupper. Her er, hvad du behøver at vide.

Hvad er mikro‑robotter, og hvordan fungerer de

Når den gennemsnitlige person tænker på robotter, forestiller de sig sandsynligvis industrielle og militære anvendelser. Men et stigende antal af disse enheder har fundet brug i de medicinske og katastrofehjælpssektorer. Disse enheder er ofte meget mindre og kaldes mikrorobotter på grund af deres lille størrelse, som ofte er på nanoskala. Bemærkelsesværdigt er, at mange forskere forestiller sig en fremtid, hvor disse små robotter arbejder sammen i sværme for at udføre vigtige opgaver.

Udfordringer ved udvikling af sværm‑mikro‑robotteknologi

Der er flere problemer, der fortsat bremser udviklingen af mikro‑robotter. En af de vigtigste begrænsende faktorer var størrelsen. Men i dag findes der flere måder for ingeniører og udviklere at skabe disse små og ofte komplekse maskiner.

Et andet problem er at finde ud af, hvordan man kan styre disse mikroskopiske enheder. Tidligere var den primære metode at bruge en form for kemisk kommunikation. Dette er den tilgang, som mange insekter og dyr bruger i naturen til at finde hinanden og organisere sig, som myrer. Men der er begrænsninger ved denne tilgang.

For eksempel er kemisk signalering ikke reversibel. Når kemikaliet er frigivet, er det umuligt at indsamle det hele fra miljøet igen. Derfor kan det kun bruges, når man indsamler eller målretter enhederne. Derudover er kemiske signaler begrænset af afstand og bevæger sig meget langsommere sammenlignet med andre former for kommunikation.

Aktive materiesystemer

Videnskaben om at forstå sværm‑mentalitet og -strategier er et felt kaldet aktiv materie. Aktive‑materie‑specialister bruger år på at studere mikroskopiske biologiske og syntetiske sværme. Deres mål er at forstå, hvordan disse enorme grupper kan koordinere for opgaver som trusselsmeddelelse og søgen efter ressourcer.

Akustisk kommunikation i naturlige sværme

Aktive‑materie‑ingeniører har bemærket, at akustisk signalering længe er blevet brugt af flagermus og andre arter til at kommunikere vigtig information. Hvaler er en anden dyreart, der bruger lydbølger til at kommunikere over enorme afstande. Imponerende er, at dyr som pukkelhvalen er blevet optaget med at kommunikere ved hjælp af akustik over afstande på op til 1.000 miles.

Penn State‑undersøgelse af akustisk‑styrede selvhelbredende mikro‑robotter

Papiret¹ “Acoustic Signaling Enables Collective Perception and Control in Active Matter Systems,” offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift APS, er den første videnskabelige undersøgelse, der integrerer akustik til at styre mikroskopiske sværme. Som sådan repræsenterer det en stor milepæl inden for mikrorobotik.

Kilde – APS