«Έξυπνα» μικρορομπότ αλλάζουν σχήμα και προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους

«Έξυπνα» μικρορομπότ αλλάζουν σχήμα και προσαρμόζονται στο περιβάλλον τους

actu.epfl.ch

Επιστήμονες του EPFL και του ETZ Zurich ανέπτυξαν μικροσκοπικά, ελαστικά ρομπότ που μπορούν να αλλάζουν σχήμα ανάλογα με το περιβάλλον τους. Φτιαγμένα στο πρότυπο των βακτηρίων και πλήρως βιοσυμβατά, τα ρομπότ αυτά βελτιστοποιούν τις κινήσεις τους, ώστε να φτάνουν σε δυσπρόσιτες περιοχές του ανθρωπίνου σώματος και υπόσχονται επανάσταση στον κλάδο της στοχευμένης χορήγησης φαρμακευτικών ουσιών.

Η ομάδα ερευνητών, υπό τους Σελμάν Σακάρ (EPFL) και Μπράντλεϊ Νέλσον (ETH Zurich), εμπνεύστηκε από τα βακτήρια προκειμένου να σχεδιάσει «έξυπνα», βιοσυμβατά μικρορομπότ τα οποία είναι ιδιαίτερα εύκαμπτα. Ικανά να κολυμπούν σε υγρά και να αλλάζουν το σχήμα τους όταν απαιτείται, μπορούν να περνούν μέσα από στενά αιμοφόρα αγγεία και πολύπλοκα συστήματα χωρίς να χάνουν σε ταχύτητα ή ευελιξία. Αποτελούνται από νανοσύνθετα υλικά υδροτζέλ που περιέχουν μαγνητικά νανοσωματίδια, τα οποία τους επιτρέπουν να ελέγχονται μέσω ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.

Σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, οι επιστήμονες περιγράφουν τη μέθοδο που ανέπτυξαν για «προγραμματισμό» του σχήματος του ρομπότ, ώστε να μπορεί να ταξιδεύει εύκολα μέσα από ρευστά που είναι πυκνά, ιξώδη ή κινούνται γρήγορα.

Όταν σκέφτεται κανείς ρομπότ, του έρχονται κατά κανόνα στο μυαλό ογκώδεις μηχανές εξοπλισμένες με πολύπλοκα ηλεκτρονικά συστήματα, αισθητήρες, μπαταρίες κ.α. Ωστόσο, σε μικροκλίμακα τα ρομπότ είναι εντελώς διαφορετικά, οπότε και η δημιουργία ρομπότ-μινιατουρών αποτελεί πρόκληση, την οποία οι ερευνητές αντιμετώπισαν χρησιμοποιώντας μέθοδο «οριγκάμι». Η πρωτοποριακή αυτή μέθοδος κίνησης αξιοποιεί ενσωματωμένη νοημοσύνη, κάτι που αποτελεί εναλλακτική στις κλασικές μεθόδους που χρησιμοποιούνται σε άλλα συστήματα. «Τα ρομπότ μας έχουν μια ειδική σύνθεση και δομή, που τους επιτρέπει να προσαρμόζονται στα χαρακτηριστικά του υγρού στο οποίο κινούνται. Για παράδειγμα, αν βρεθούν μπροστά σε αλλαγή στο ιξώδες ή στην οσμωτική συγκέντρωση, αλλάζουν το σχήμα τους έτσι ώστε να διατηρήσουν την ταχύτητα και την ευελιξία τους χωρίς να χάνουν έλεγχο στην κατεύθυνση της κίνησης» είπε ο Σακάρ.

Οι μεταβολές αυτές μπορούν να «προγραμματίζονται» εκ των προτέρων για τη μεγιστοποίηση των επιδόσεων, χωρίς τη χρήση ογκωδών αισθητήρων ή ενεργοποιητών. Τα ρομπότ αυτά μπορούν να ελέγχονται είτε μέσω ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, είτε να αφήνονται να κινηθούν μόνα τους, αξιοποιώντας τη ροή του υγρού. Σε κάθε περίπτωση, μεταμορφώνονται από μόνα τους, ώστε να έχουν το πιο αποδοτικό σχήμα.