Насколько робот может быть маленьким? Команда из “Georgia Tech Research News & Publications Office” (публикует журнал “Горизонты исследований) разработала сложные вычислительные модели плавающих роботов микронного масштаба. На этом микроуровне, свойства воды сильно отличаются от тех привычных нам свойств, характерных для масштабов человеческого тела. Но, несмотря на эти проблемы, команда считает, что такие роботы могут иметь весьма необычное практическое применение.
При моделировании роботов с размерами микроорганизмов, разработчики сталкиваются с необычными задачами. Плавание таких крошечных объектов не похоже на барахтанье в бассейне. Микроробот не имеет необходимого запаса кинетической энергии, чтобы плыть по инерции. А силы поверхностного натяжения заставляют микроробота не плыть, а как бы ползти по клею. Это означает, что моделирование крошечных роботов не сводится к простому прикреплению к микророботу двигателя с гребным винтом. Поэтому плавающий микроробот должен, в принципе, быть разработан с нуля.
Основным конструкционным материалом для изготовления микророботов стал гидрогель. Гидрогель является своего рода супергубкой. Это – сеть из полимерных цепей, своеобразная ловушка для молекул воды. Капля насыщенного водой гидрогеля более, чем на 99 процентов состоит из воды. Гидрогели имеют широкий спектр применения: от биоинженерии до использования в одноразовых подгузниках.
Делая робота из гидрогеля, исследователи думают, что гидрогель можно заставить расширяться и сжиматься, и использовать в качестве "химического двигателя", чтобы приводить в действие крошечные клапана (пластинки), которые приводят в движение микроробота-пловца.
Микроробот, который в настоящее время используется в модели, имеет около десяти микрон в длину и снабжён клапанами, расположенными по обе стороны от его тела. Они толкают микроробота вперед. А третий клапан, выступающий вперёд, служит для изменения направления движения. Это руль, который реагирует на свет, тепло, химические или другие раздражители.
Колебательные изменения объёма геля, которые робот использует для передвижения, вызываются колебательными изменениями параметров окружающей среды, такими как колебания температуры, обратимыми химическими реакциями или колебательным движением электрических полей. Робот умеет плавать, хотя и не очень быстро.
Максимальная скорость, по оценкам, составит только несколько микрометров в секунду.
Есть надежда, что, в конечном итоге, что результаты работы этой группы будут полезны инженерам для строительства первого прототипа микроробота-пловца. А обратная связь между этапами моделирования и практического тестирования сделает процесс развития плавающих микророботов намного быстрее и проще.
Команда разработчиков также надеется, что такие микророботы найдут практическое применение. Например, для перемещения грузов в микрофлюидных чипах, и как сообщества крошечных роботов-строителей на “стройплощадках” крошечных размеров.
Ближайшие мероприятия
