Ученые создают высокоманевренные миниатюрные роботы, управляемые магнитными полями

Группа ученых из Технологического университета Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработала ов миллиметрового размера, которыми можно управлять с помощью магнитных полей, чтобы выполнять маневренные и ловкие манипуляции. Это может открыть путь к возможным будущим применениям в биомедицине и производстве.


Исследовательская группа создала миниатюрных роботов, встраивая магнитные микрочастицы в биосовместимые полимеры – нетоксичные материалы, безвредные для человека. Роботы «запрограммированы» на выполнение желаемых функций при приложении магнитных полей.

Роботы, изготовленные в NTU, улучшают многие существующие мелкомасштабные роботы, оптимизируя их способность двигаться с шестью степенями свободы (DoF), то есть поступательное движение по трем пространственным осям и вращательное движение по этим трем осям. оси, широко известные как углы крена, тангажа и рыскания.

В то время как исследователи ранее создали шесть миниатюрных роботов DoF, новые миниатюрные роботы NTU могут вращаться в 43 раза быстрее, чем они, в критической шестой DoF, когда их ориентация точно контролируется. Они также могут быть сделаны из «мягких» материалов и, таким образом, могут воспроизводить важные механические качества – один тип может «плавать», как медуза, а другой обладает способностью захвата, которая может точно подбирать и размещать миниатюрные предметы.

Исследование команды НТУ опубликовано в рецензируемом научном журнале. Передовые материалы в мае 2021 года и фигурирует на обложке номера от 10 июня.

Ведущий автор исследования, доцент Люм Го Чжань из Школы механической и аэрокосмической инженерии сказал, что решающим фактором, приведшим к успеху команды, является открытие «неуловимого» третьего и последнего главного вектора этих магнитных полей, а именно: критично для управления такими машинами.

Напротив, предыдущие работы определяли приложенные магнитные поля только в терминах двух основных векторов.

«Моя команда стремилась раскрыть фундаментальные принципы работы миниатюрных роботов, которые имеют движения с шестью степенями свободы, с помощью этой работы. Полностью понимая физику этих миниатюрных роботов, мы теперь можем точно контролировать их движения. Кроме того, предлагаемый нами метод изготовления может намагничивайте этих роботов для создания в 51–297 раз большего крутящего момента с шестью степенями свободы, чем у других существующих устройств. Таким образом, наши результаты имеют решающее значение и представляют собой значительный прогресс в области маломасштабных робототехнических технологий », – поясняет Ассст Проф Лум.

Миниатюрные роботы с дистанционным управлением, подходящие для хирургического и производственного использования.