Samen sterker
Het principe ‘samen sterk’ is bij mieren goed te zien. Door samen te werken kunnen ze moeiteloos een groot stuk voedsel naar hun nest dragen of een drijvend vlot vormen om een overstroming te overleven. Wetenschappers van de Hanyang University in Zuid-Korea hebben dit natuurlijke fenomeen nagebootst met zwermen micro-robots. Hun bevindingen publiceerden zij in het wetenschappelijke tijdschrift Device.
Opereren als één organisme
Microbots passen zich aan hun omgeving aan opereren als één organisme. Het is duidelijk dat zwermvorming voordelen biedt voor kleine organismen of systemen. Door met honderden tegelijk te opereren, kunnen deze robots als één geheel bewegen en in diverse vormen aanpassen aan hun omgeving. Dit biedt talloze mogelijkheden. Bovendien is een zwerm bestand tegen falen: als een aantal robots uitvalt, nemen de anderen het werk over.
Al langer werken onderzoekers aan manieren om micro-robots in complexe en uitdagende situaties taken uit te laten voeren. Denk hierbij aan medische toepassingen, zoals het verhelpen van een bloedvatverstopping of het precies afleveren van medicijnen in het lichaam.
Kubusvormige robots
Tot nu toe lag de focus van dit soort onderzoek voornamelijk op ronde micro-robots. Jeong Jae Wie en zijn team hebben echter gekozen voor kubusvormige microbots. Dankzij hun grotere oppervlak ervaren deze blokjes een sterkere onderlinge aantrekkingskracht.
De robots, elk 600 micrometer groot, zijn gemaakt van epoxy-polymeren. Dit zijn moleculen met ringen die via koolstof- en zuurstofatomen aan elkaar verbonden zijn. Hun buitenzijde is voorzien van een magnetische coating, bestaande uit een mengsel van neodymium, ijzer en boor.
Met behulp van een magnetisch veld, gegenereerd door twee roterende magneten, konden de onderzoekers de zwermen robots besturen. Door de hoek van het magnetische veld te variëren, brachten zij de microbots in verschillende opstellingen.
Tillen, gooien en ontstoppen
De onderzoekers demonstreerden hoe zwermen microbots diverse taken kunnen uitvoeren. Zo kon een zwerm een object beklimmen dat meerdere malen hoger was dan de individuele robots. Ook waren de microbots in staat zichzelf één voor één over obstakels heen te werpen. Een andere zwerm tilde objecten die veel groter en zwaarder waren dan een enkele micro-robot.
Daarnaast slaagden de microbots erin kleine organismen, zoals mieren, kevers en rupsen, te verplaatsen door ze met draai- en sleepbewegingen in een specifieke richting te sturen.
In een laatste demonstratie toonden de wetenschappers hoe de robots in een nagebootst menselijk lichaam een bloedvatverstopping konden verhelpen. De kracht van de gezamenlijke inspanning maakte dit mogelijk.
De mini-robots in werking. Bron: Device
Volgende stap: meer autonomie
Hoewel deze resultaten indrukwekkend zijn en veelbelovende toepassingen suggereren, hebben de robots nog steeds externe magnetische sturing nodig. Om in realistische situaties effectief te zijn, moeten de microbots autonomer worden. Dit is het volgende doel van Wie en zijn team.
Bronmateriaal: Device
