Полчища роботов поднимают предметы в 2000 раз тяжелее каждого из них
Врачи мечтали бы использовать тысячи очень маленьких роботов для очистки закупоренных артерий. И это уже на шаг ближе к реальности. Учёные из Университета Ханянг (Сеул, Южная Корея) создали крошечных роботов, которых организуют в группы, что бы те преодолевали препятствия и перемещали тяжести.
Роботы действуют сообща, как отряды муравьёв. Каждый из них меньше пылинки, но вместе они способны решать сложные задачи, приспосабливаясь к окружающим условиям.
По сути, каждый такой робот — это крошечный магнитный кирпичик. Используя процесс, похожий на изготовление кубиков льда, исследователи могут одновременно производить сотни таких роботов экономичным способом. Они используют метод литья под давлением и намагничивание, чтобы обеспечить одинаковую геометрию отдельно взятых изделий.
Каждый робот получился в высоту 600 микрометров, то есть около полумиллиметра. В его составе — магнитные частицы из соединения элементов неодим-железо-бор, химическая формула NdFeB. Частицы позволяют роботам реагировать на магнитные поля и взаимодействовать между собой. При включении поля от внешних магнитов, роботы-пылинки автоматически выстраиваются в различные конфигурации.
Они могут располагаться тремя основными способами: друг за другом, как вагончики поезда «голова к хвосту»; накладываясь друг на друга, как черепица на крыше так называемым скользящим сопряжением; плашмя, как магнитики на холодильник. Во многих предыдущих исследованиях экспериментировали с роботами-шариками, которые могли соединяться только по принципу «точка к точке». Но у роботов-кубиков соединения крепче, поскольку они могут соприкасаться всеми гранями.
Восемь роботов из Сеула могли взбираться на стены, высота которых в пять раз превышала их длину. Подобно роям насекомых, они могли пропускать отдельных роботов через препятствия. А также толпа из управляемых извне «песчинок» могла перемещать по воде объекты, которые весили в 2000 раз больше каждого из роботов.
Если подробнее, то рой из тысячи роботов слепился в плавучий плот на водной поверхности. Затем рой охватил плоский предмет, который весил в 2000 раз больше, чем каждый отдельный робот, и так они успешно переправили груз через жидкость. Это напоминало тактику огненных муравьёв из рода Solenopsis, которые собираются в живые плоты, чтобы пережить наводнение.
«Плот» из огненных муравьёв
На суше рои могли перемещать грузы в 350 раз тяжелее, чем отдельные роботы. Они также прочищали засорённые трубки, работая сообща, и это обещает возможность прочистки в будущем закупоренных человеческих артерий.
Учёные также убедились, что магнитные роботы могут бережно взаимодействовать с животными. Так, роботизированный рой аккуратно направлял муравьёв и клопов в определённые стороны, не причиняя насекомым вреда. Изобретатели создали также систему дозированного питания для червей, то перекрывая, то предоставляя доступ к пище.
Управлять роями таких роботов — всё равно что дирижировать оркестром, невидимым глазу, с помощью магнитов. Модулируя магнитные поля вблизи роботов, исследователи заставляли их то вращаться на месте, а то двигаться по кругу. Переключаться между разными стилями движения позволяло изменение силы магнитного поля.
Соавтор исследования Чон Джэ Ви сказал, что в будущем предстоит повысить уровень автономности групп микророботов для управления их движениями и траекториями.
— Чон Джэ Ви.
И всё-таки южнокорейская технология уже приближается к практическому применению разработки в медицине, производстве и очистке окружающей среды. Ключевой задачей остаётся создание систем, которые позволят этим крошечным роботам самостоятельно ориентироваться и принимать решения.
Роботы действуют сообща, как отряды муравьёв. Каждый из них меньше пылинки, но вместе они способны решать сложные задачи, приспосабливаясь к окружающим условиям.
По сути, каждый такой робот — это крошечный магнитный кирпичик. Используя процесс, похожий на изготовление кубиков льда, исследователи могут одновременно производить сотни таких роботов экономичным способом. Они используют метод литья под давлением и намагничивание, чтобы обеспечить одинаковую геометрию отдельно взятых изделий.
Каждый робот получился в высоту 600 микрометров, то есть около полумиллиметра. В его составе — магнитные частицы из соединения элементов неодим-железо-бор, химическая формула NdFeB. Частицы позволяют роботам реагировать на магнитные поля и взаимодействовать между собой. При включении поля от внешних магнитов, роботы-пылинки автоматически выстраиваются в различные конфигурации.
Они могут располагаться тремя основными способами: друг за другом, как вагончики поезда «голова к хвосту»; накладываясь друг на друга, как черепица на крыше так называемым скользящим сопряжением; плашмя, как магнитики на холодильник. Во многих предыдущих исследованиях экспериментировали с роботами-шариками, которые могли соединяться только по принципу «точка к точке». Но у роботов-кубиков соединения крепче, поскольку они могут соприкасаться всеми гранями.
Восемь роботов из Сеула могли взбираться на стены, высота которых в пять раз превышала их длину. Подобно роям насекомых, они могли пропускать отдельных роботов через препятствия. А также толпа из управляемых извне «песчинок» могла перемещать по воде объекты, которые весили в 2000 раз больше каждого из роботов.
Если подробнее, то рой из тысячи роботов слепился в плавучий плот на водной поверхности. Затем рой охватил плоский предмет, который весил в 2000 раз больше, чем каждый отдельный робот, и так они успешно переправили груз через жидкость. Это напоминало тактику огненных муравьёв из рода Solenopsis, которые собираются в живые плоты, чтобы пережить наводнение.
«Плот» из огненных муравьёвНа суше рои могли перемещать грузы в 350 раз тяжелее, чем отдельные роботы. Они также прочищали засорённые трубки, работая сообща, и это обещает возможность прочистки в будущем закупоренных человеческих артерий.
Учёные также убедились, что магнитные роботы могут бережно взаимодействовать с животными. Так, роботизированный рой аккуратно направлял муравьёв и клопов в определённые стороны, не причиняя насекомым вреда. Изобретатели создали также систему дозированного питания для червей, то перекрывая, то предоставляя доступ к пище.
Управлять роями таких роботов — всё равно что дирижировать оркестром, невидимым глазу, с помощью магнитов. Модулируя магнитные поля вблизи роботов, исследователи заставляли их то вращаться на месте, а то двигаться по кругу. Переключаться между разными стилями движения позволяло изменение силы магнитного поля.
Соавтор исследования Чон Джэ Ви сказал, что в будущем предстоит повысить уровень автономности групп микророботов для управления их движениями и траекториями.
Рои магнитных микророботов требуют внешнего магнитного управления и не способны автономно перемещаться в сложных пространствах, таких как реальные сосуды организма
— Чон Джэ Ви.
И всё-таки южнокорейская технология уже приближается к практическому применению разработки в медицине, производстве и очистке окружающей среды. Ключевой задачей остаётся создание систем, которые позволят этим крошечным роботам самостоятельно ориентироваться и принимать решения.
- Дмитрий Ладыгин
- cell.com; wikipedia.org
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Куда делась атомная бомба Гитлера? Физики увидели то, что упустили историки
Ученые подчеркивают: многие из громких мифов 1940-е годов, скорее всего, не выдержат проверки реальными фактами...
Самая известная мумия Южной Америки снова «заговорила»: последние ее месяцы были очень мрачными
Археологи говорят: именно на этой жестокой практике держалась вся империя инков...
В морском льду Антарктиды протаяла дыра площадью с Португалию. Теперь ученые знают, почему
Эксперты говорят: сбой ледового ритма опасен для Мирового океана и планеты в целом...
Что будет с Азовским морем? Российские ученые просчитали четыре варианта развития событий
Исследователи объяснили, почему при любом раскладе море не будет прежним. Но каким тогда?...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
За 320 миллионов лет Земля как минимум 4 раза опрокидывалась набок
Поразительное, но такое заваливание идет прямо сейчас. И геологи рассказали, как и почему это происходит...
Он помогал нести крест Христу: надпись на саркофаге проливает свет на библейского персонажа
2000-летний гроб был найден еще 1941 году, но ученые до сих пор не пришли к какому-то общему мнению. Почему?...
40 000-летний подводный город нашли в Турции: почему официальная наука против такой даты?
Интересно, что древний объект находится недалеко от горы Арарат, где прямо сейчас ищут легендарный Ноев ковчег...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Кита лечили тем, от чего обычно умирают: этот эксперимент изменил медицину
Одиннадцатилетняя белуха угасала от неизлечимой болезни, и тогда ученые пошли на рискованные опыты...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...
Искусственная гравитация: ученые рассказали, появится ли вообще главная фишка из фантастических фильмов в космосе
Космические инженеры знают три способа обмануть невесомость. Но пока рабочий из них только один, да и то есть нюансы...
Раскрыта 217-летняя тайна: искусственный интеллект взломал зашифрованное письмо Наполеона
Нейросети последних лет — это реальный прорыв: только за несколько недель было вскрыто более 30 безнадежных шифров...