ربات‌های شبیه مورچه اجسام سنگین را بلند کرده و از موانع عبور می‌کنند
محققان کره جنوبی ربات‌های مغناطیسی کوچکی را ساخته‌اند که مانند مورچه‌ها همکاری کرده و وظایف چشمگیری مانند جابه‌جایی و بلند کردن اشیاء بزرگتر از خود را انجام می‌دهند.
تیم دانشگاه هانیانگ در سئول، کره جنوبی، بیان می‌کند که ریزربات‌های گروهی آنها، که توسط یک میدان مغناطیسی چرخان نیرو می‌گیرند، می‌توانند وظایف چالش‌برانگیزی را در محیط‌های دشوار انجام دهند.
این وظایف شامل ارائه درمان‌های کم‌تهاجمی برای شریان‌های مسدود شده و هدایت دقیق ارگانیسم‌ها می‌شود.
جئونگ جائه وی از دپارتمان مهندسی ارگانیک و نانو در دانشگاه هانیانگ در بیانیه‌ای گفت: «انعطاف‌پذیری بالای گروه ریزربات‌ها در تطبیق با محیط‌هایشان و سطح خودمختاری بالا در کنترل گروه آنها شگفت‌انگیز بود.»
گردآوری گروه‌های مغناطیسی
دانشمندان به طور فزاینده‌ای مطالعه می‌کنند که چگونه گروه‌های ربات می‌توانند به طور جمعی اهدافی را محقق کنند، با الهام از مورچه‌هایی که با همکاری یکدیگر شکاف‌ها را پل می‌زنند یا به صورت قایق برای زنده ماندن در سیلاب‌ها عمل می‌کنند. این رویکرد همکاری، ربات‌ها را در برابر شکست مقاوم‌تر می‌سازد، زیرا حتی اگر برخی به هدف نرسند، دیگران به اقدامات برنامه‌ریزی‌شده خود ادامه می‌دهند تا تعداد کافی به موفقیت دست یابند.
تحقیقات پیشین در زمینه روباتیک گروهی بر ربات‌های کروی متمرکز بود که از طریق اتصال نقطه‌به‌نقطه به هم متصل می‌شدند. در این مطالعه، محققان گروهی از ریزربات‌های مکعبی طراحی کردند که به دلیل سطح تماس بزرگتر صورت‌هایشان، جاذبه مغناطیسی قوی‌تری دارند.
هر یک از ریزربات‌های تیم ۶۰۰ میکرومتر ارتفاع دارد و از اپوکسی ساخته شده که با ذرات فرومغناطیس نئودیمیم-آهن-بور (NdFeB) تعبیه شده است که به آن اجازه می‌دهد به میدان‌های مغناطیسی پاسخ دهد و با دیگران تعامل داشته باشد. با استفاده از یک میدان مغناطیسی چرخان از دو آهنربای متصل، گروه می‌تواند به‌صورت خودکار جمع شود.
محققان ربات‌ها را به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کردند که با تنظیم زاویه مغناطیس‌سازی، پیکربندی‌های مختلفی را شکل دهند، به طوری که بتوانند به الگوهای مختلفی برسند. این طراحی اجازه می‌دهد تا کنترل دقیقی بر رفتار گروه اعمال شود و توانایی آنها در انجام وظایف پیچیده به‌صورت گروهی افزایش یابد.
وی افزود: «ما یک روش تولید انبوه اقتصادی با استفاده از قالب‌گیری تکراری و مغناطیس‌سازی در محل توسعه دادیم که از یکنواختی هندسه و مشخصه‌های مغناطیس‌سازی برای عملکرد منسجم اطمینان حاصل می‌کند.»
ریزربات‌ها تنوع‌پذیری را نشان می‌دهند
محققان گروه‌های ریزربات را با پیکربندی‌های مختلف مونتاژ آزمایش کردند تا عملکرد آنها را در وظایف مختلف ارزیابی کنند. آنها دریافتند که گروه‌هایی با نسبت ظاهری بالا می‌توانند از موانعی پنج برابر ارتفاع یک ریزربات بگذرند و به صورت یک به یک از موانع بپرند.
در یک نمایشگاه شامل ۱۰۰۰ ریزربات با چگالی بسته‌بندی بالا، گروه قایقی ساخت که بر روی آب شناور شد و دور قرصی که ۲۰۰۰ برابر هر ربات وزن داشت پیچیده شد، و به آن اجازه داد تا دارو را از روی آب انتقال دهد. بر روی زمین، گروه موفق به حمل باری ۳۵۰ برابر سنگین‌تر از ربات‌های فردی شد.
در آزمایش دیگری نشان داده شد که چگونه ربات‌ها قادر به کشف لوله‌های مسدود شده، شبیه‌سازی رگ‌های خونی مسدود شده بودند. علاوه بر این، با استفاده از حرکات چرخشی و کششی مداری، محققان سیستم دیگری را توسعه دادند که در آن گروه ربات می‌توانست حرکات ارگانیسم‌های کوچک را کنترل کند.
به گفته محققان، این آزمایشات تنوع‌پذیری گروه‌های ریزربات را برجسته کرده و نشان می‌دهد پتانسیل آنها برای برنامه‌های کاربردی در انتقال دارو، حمل بار و درمان‌های پزشکی چقدر است.
وی در پایان گفت: «در حالی که نتایج مطالعه امیدوارکننده است، گروه‌ها نیاز به سطح بالاتری از خودمختاری دارند تا برای کاربردهای واقعی آماده شوند.»
در حال حاضر، گروه‌های ریزربات مغناطیسی نیاز به کنترل مغناطیسی خارجی دارند و توانایی ناوبری خودکار در فضاهای پیچیده یا محدود مانند شریان‌های واقعی را ندارند.
تیم مطلع می‌کند که تحقیقات آینده بر بهبود خودمختاری این گروه‌های ریزربات متمرکز خواهد بود، از جمله توسعه کنترل بازخورد بلادرنگ برای حرکات و مسیرهای آنها.
جزئیات پژوهش تیم در ژورنال Cell Press به نام Device منتشر شده است.
