Mai mic decât un microcip, micul robot crab proiectat de o echipă de cercetători de la Universitatea Northwestern are totuși capacități uimitoare pentru dimensiunile lui. Capabil să meargă, să se întoarcă și chiar și să sară, acesta reprezintă un nou pas spre miniaturizarea robotică.
Este, potrivit designerilor săi, cel mai mic robot ambulant controlabil de la distanță creat vreodată. Oamenii de știință au ales să îl proiecteze sub forma unui crab mic, cu o lățime de doar o jumătate de milimetru.
În ciuda mărimii sale, este capabil de adevărate isprăvi, deoarece poate fi făcut să se aplece, să se târască, să meargă, să se întoarcă și chiar să sară. Progresele lor pe această temă au fost publicate pe 25 mai 2022, în revista Science Robotics.
Robotul are un scop pur de cercetare, dar, potrivit designerilor lui, reprezintă o ușă deschisă pentru utilizări multiple datorită dimensiunilor sale foarte mici, care i-ar putea permite să efectueze acțiuni în spații restrânse.
„Robotica este un domeniu de cercetare interesant, iar dezvoltarea de roboți la scară microscopică este un subiect amuzant pentru explorarea academică. V-ați putea imagina microroboți acționând ca agenți pentru a repara sau asambla structuri sau mașini mici în industrie sau ca asistenți chirurgicali pentru a curăța arterele înfundate, pentru a opri sângerările interne sau pentru a îndepărta tumorile canceroase – toate în cadrul unor proceduri minim invazive”, spune John A. Rogers, care a condus activitatea experimentală, într-un comunicat de presă al universității.
Crabul în cauză este capabil să meargă cu o viteză medie de jumătate din lungimea sa pe secundă. Este o realizare semnificativă, deși, având în vedere scara, este vorba doar de un sfert de milimetru pe secundă.
Cercetătorii nu au folosit structuri electronice sau hidraulice complexe pentru a proiecta robotul. Principiul de funcționare care îi permite să meargă este chiar foarte simplu în teorie: se bazează în întregime pe principii de elasticitate și reziliență în însăși structura corpului robotului.
De fapt, structura sa a fost proiectată într-un aliaj cu memorie de formă. Acest aliaj are o formă „stocată”, la care revine invariabil ori de câte ori este încălzit.
Când se răcește, un strat subțire de sticlă readuce partea încălzită anterior la o stare deformată, prin elasticitate.
O metodă de design inspirată de o carte pop-up
În cazul unuia dintre picioarele crabului, de exemplu, acest lucru înseamnă că are două poziții, care pot fi alternate prin încălzirea și răcirea succesivă a acestuia. De acest lucru este nevoie pentru a obține capacitatea de a merge.
Pentru a face acest lucru, oamenii de știință folosesc raze laser care le permit să încălzească foarte rapid zonele vizate din corpul robotului. În funcție de mișcările laserului, este posibil să se controleze și direcția robotului crab, conform Science Robotics.
Ne-am putea imagina că acest lucru durează, dar în realitate, „deoarece aceste structuri sunt foarte mici, rata de răcire este foarte rapidă”, explică John Rogers. De fapt, reducerea dimensiunii acestor roboți le permite să funcționeze mai rapid.
Metoda de asamblare folosită pentru a crea o structură atât de mică este inspirată de cărțile pop-up (care conțin forme 3D între pagini) pentru copii, pe care cercetătorii le-au studiat vreme îndelungată.
Crabul a fost proiectat în întregime plat, folosind forme geometrice. Această structură plată a fost apoi lipită pe un substrat de cauciuc ușor întins.
Atunci când cauciucul este eliberat, crabul capătă forma sa tridimensională. Această metodă permite realizarea a tot felul de forme, iar cercetătorii au creat, de fapt, și greieri, gândaci și omizi.
Motivul pentru care au ales un crab mic pentru prototipul prezentat este foarte simplu:
„Cu aceste tehnici de asamblare și concepte de materiale, putem construi roboți ambulanți cu aproape orice dimensiune sau formă 3D, dar elevii au fost inspirați și amuzați de mișcările laterale ale micilor crabi. A fost un capriciu creativ”, spune Rogers.
Citește în continuare