من مهندسي جامعة نورث وسترن
قام مهندسو جامعة نورث وسترن بقيادة جون إيه روجرز ويونغغانغ هوانغ بإنشاء أصغر سلطعون في العالم يتم التحكم فيه عن بعد. الروبوتات. يمكن للسرطان الصغير ، الذي يبلغ عرضه نصف ملليمتر فقط ، الانحناء واللف والزحف والمشي واللف وحتى القفز ، ويمكن استخدامه كتصميم محتمل طباعة ثلاثية الأبعاد. على الرغم من أن البحث لا يزال في مراحله الأولى ، يأمل الباحثون أن تقنيهم ستدفع المجال أقرب إلى تطوير روبوتات صغيرة الحجم قادرة على أداء المهام العملية داخل مساحات صغيرة وضيقة.
“الروبوتات مجال بحث مثير ، وتطوير الروبوتات الدقيقة هو موضوع ممتع للاستكشاف الأكاديمي ،” يقول جون أ. روجرز، الذي قاد العمل التجريبي. قد تتخيل الروبوتات الدقيقة كعوامل لإصلاح أو تجميع الهياكل أو الآلات الصغيرة في الصناعة أو كمساعدين جراحيين لإزالة الشرايين المسدودة ، أو لوقف النزيف الداخلي أو القضاء على الأورام السرطانية – كل ذلك في إجراءات طفيفة التوغل.
تتيح تقنيتنا مجموعة متنوعة من أساليب الحركة المتحكم فيها ويمكنها المشي بسرعة متوسطة تبلغ نصف طول جسمها في الثانية ، “ ويضيف يونغغانغ هوانغ، الذي قاد العمل النظري. “هذا أمر صعب للغاية لتحقيقه على مثل هذه النطاقات الصغيرة للروبوتات الأرضية.”
جميع الصور من جامعة نورث وسترن
لا توجد ميزات معقدة
السلطعون ، الذي هو أصغر من البرغوث ، ليس مدفوعًا بأجهزة معقدة أو هيدروليكيات أو كهرباء. بدلاً من ذلك ، فهو ينبع أساسًا من مرونة جسمه. استخدم الباحثون مادة سبيكة ذاكرة الشكل لبناء الروبوت ، والذي يتحول إلى شكله “المتذكر” عند تسخينه. استخدم الباحثون شعاع ليزر مسح لتسخين الروبوت بسرعة في نقاط محددة مختلفة عبر جسمه في هذه الحالة. عند التبريد ، تُعيد طبقة رقيقة من الزجاج الجزء المنحني من الهيكل إلى شكله الأصلي.
يتم إنشاء الحركة أثناء انتقال الروبوت من مرحلة إلى أخرى – من الشكل المشوه إلى الشكل المتذكر والعودة مرة أخرى. لا يتحكم الليزر عن بعد في الروبوت لتنشيطه فحسب ، بل يحدد أيضًا اتجاه سير الروبوت. على سبيل المثال ، يؤدي المسح من اليسار إلى اليمين إلى تحرك الروبوت من اليمين إلى اليسار. استخدم روجرز وهوانغ عملية تجميع منبثقة مستوحاة من كتاب أطفال منبثق لإنشاء مثل هذا الحيوان الصغير. أولاً ، أنشأ الفريق نماذج أولية مسطحة ومستوية لتصميمات السلطعون المتحرك. ثم قاموا بلصق هذه السلائف على ركيزة مطاطية مشدودة إلى حد ما. عندما يتم استرخاء الركيزة الممتدة ، تحدث عملية التواء مضبوطة ، مما يتسبب في “ظهور” السلطعون في هياكل ثلاثية الأبعاد محددة بدقة.
ينحني سرطان الروبوت الصغير الحجم ويلوي ويزحف ويقفز لأداء المهام في المساحات الصغيرة
الحجم المستقبلي للروبوتات
“نظرًا لأن هذه الهياكل صغيرة جدًا ، فإن معدل التبريد سريع جدًا” يشرح روجرز. في الواقع ، إن تقليل أحجام هذه الروبوتات يسمح لها بالعمل بشكل أسرع. باستخدام تقنيات التجميع ومفاهيم المواد هذه ، يمكننا بناء روبوتات متحركة بأي أحجام أو أشكال ثلاثية الأبعاد تقريبًا. طور الباحثون أيضًا روبوتات بحجم مليمتر تشبه الديدان الصغيرة ، والصراصير ، والخنافس ، وقدموا أيضًا شريحة مجنحة كانت أصغر هيكل طيران من صنع الإنسان على الإطلاق.
روجرز رائد في مجال الإلكترونيات الحيوية ، وهو أستاذ لويس سيمبسون وكيمبرلي كويري لعلوم وهندسة المواد والهندسة الطبية الحيوية والجراحة العصبية في كلية ماكورميك للهندسة بجامعة نورث وسترن ومدرسة فاينبرج للطب ومدير معهد كويري سيمبسون للإلكترونيات الحيوية (QSIB) . هوانغ هو أستاذ جان ومارسيا آخنباخ للهندسة الميكانيكية والهندسة المدنية والبيئية في ماكورميك وعضو رئيسي في QSIB.
يتم تخيل سرطانات الروبوت كوكلاء لإصلاح أو تجميع الهياكل أو الآلات الصغيرة ، أو كمساعدين جراحيين في المجال الطبي.
سرطانات روبوت صغيرة الحجم
روبوت السلطعون على رأس القلم
معلومات المشروع:
اسم: السلطعون الروبوتية الصغيرة
القادة: جون أ. روجرز ويونغغانغ هوانغ
من: جامعة نورث وسترن
ماثيو برجس | ديزاينبوم
03 يونيو 2022
