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.



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.