Selvhelbredende mikroroboter: Fra medisin til militære anvendelser

Et team av ingeniører ved Penn State avdekket en enkel metode for å lage og kontrollere sværmer av selvhelbredende mikroroboter. Vitenskapen henter inspirasjon fra naturen og kombinerer den med enkle mikrorobotdesign som kan generere og registrere akustiske signaler. Denne tilnærmingen ligner på hvordan bier og andre insekter bruker lydbølger for å organisere seg i store grupper. Her er det du trenger å vite.

Hva er mikroroboter og hvordan de fungerer

Når den gjennomsnittlige personen tenker på roboter, forestiller de seg sannsynligvis industrielle og militære anvendelser. Imidlertid har et økende antall av disse enhetene funnet bruk i den medisinske og katastrofehjelpssektoren. Disse enhetene er ofte mye mindre og kalles mikroroboter på grunn av deres lille størrelse, som ofte er i nanoskala. Merk at mange forskere ser for seg en fremtid hvor disse små robotene samarbeider i sværmer for å utføre viktige oppgaver.

Utfordringer ved utvikling av sværme-mikrorobotteknologi

Det er flere problemer som fortsatt bremser fremdriften av mikroroboter. En av de viktigste begrensende faktorene var størrelse. I dag finnes det imidlertid flere måter for ingeniører og utviklere å lage disse små og ofte komplekse maskinene på.

Et annet problem er å finne ut hvordan man kan kontrollere disse mikroskopiske enhetene. Tidligere var den primære metoden å bruke en form for kjemisk kommunikasjon. Dette er tilnærmingen som mange insekter og dyr bruker i naturen for å finne hverandre og organisere seg, som maur. Imidlertid er det begrensninger med denne tilnærmingen.

For eksempel er kjemisk signalering ikke reversibel. Når kjemikaliet er sluppet, er det umulig å hente det tilbake fra miljøet. Derfor kan det kun brukes ved innsamling eller målretting av enhetene. I tillegg er kjemiske signaler begrenset av avstand og beveger seg mye saktere sammenlignet med andre former for kommunikasjon.

Aktive materiesystemer

Vitenskapen som forstår sværme-mentalitet og -strategier er et fagområde kalt aktiv materie. Aktive materiespesialister bruker år på å studere mikroskopiske biologiske og syntetiske sværmer. Målet deres er å forstå hvordan disse enorme gruppene kan koordinere for oppgaver som trusselvarsling og leting etter ressurser.

Akustisk kommunikasjon i naturlige sværmer

Ingeniører innen aktiv materie har bemerket at akustisk signalering lenge har blitt brukt av flaggermus og andre arter for å formidle viktig informasjon. Hvaler er en annen art som bruker lydbølger for å kommunisere over store avstander. Imponerende er at dyr som knølhvalen har blitt registrert i kommunikasjon med akustikk over avstander på opptil 1 000 miles.

Penn State-studie om akustisk-kontrollerte selvhelbredende mikroroboter

Artikkelen¹ “Acoustic Signaling Enables Collective Perception and Control in Active Matter Systems,” publisert i det vitenskapelige tidsskriftet APS, er den første vitenskapelige studien som integrerer akustikk for å kontrollere mikrosvære. Som sådan representerer den et viktig milepæl innen mikrorobotikk.

Kilde – APS