Крошечный мягкий робот-многоножка для доставки лекарств в организме человека

В городском университете Гонконга (City University of Hong Kong) разработан новый робот-многоножка, способный выдерживать большие нагрузки и адаптироваться к неблагоприятной окружающей среде. Этот мини-робот доставщик может положить начало новой технологии доставки лекарств в организме человека.

Исследования по созданию мягких мини-роботов проводятся во всем мире, однако пока только в университете Гонконга смогли воплотить в жизнь уникальную конструкцию робота.

В основе дизайна лежит принцип передвижения насекомых - гусеницы или многоножки. Такой подход позволяет существенно уменьшить трение и, как следствие, энергозатраты на передвижение. Робот-многоножка может уверенно передвигаться по скользким, гладким или неровным поверхностям,покрытым жидким или гелеобразным веществом (кровь и слизь - теле человека).

Дизайн робота - био-вдохновние

Основным элементом, который выделяет этого робота, являются сотни маленьких ножек длиной менее 1 мм, которые выглядят как короткие крошечные волоски. Такой принцип в конструкции был применен не случайно. Исследовательская группа изучила структуры ног сотен наземных животных, в том числе с 2, 4, 8 и большим количеством ног.


объясняет глава исследовательской группы, доктор Шен Яджинг (Shen Yajing) - доцент кафедры биомедицинской инженерии Городского университета Гонконга

Толщина тела робота составляет приблизительно 0,15 мм. Каждая нога робота размером 0,65 мм, а промежуток между ногами составляет около 0,6 мм, что делает соотношение длины ноги к промежутку между ногами примерно 1:1. 

Кроме того, ноги робота имеют коническую форму с заострением на кончиках,что значительно уменьшает площадь контакта с поверхностью и силу трения.

Лабораторные тесты показали, что робот-многоножка при контакте с поверхностью преодолевает силу трения в 40 раз меньшую, чем безногий змееподобный робот, как в сухой, так и во влажных средах.

Робот-многоножка изготовлен из полидиметилсилоксана (PDMS), содержащего магнитные частицы. При создание электромагнитного поля возможно дистанционно управлять роботом.

 

говорит профессор кафедры инженерной механики Ванг Зуанкай (Wang Zuankai), который изначально предложил данную исследовательскую идею и инициировал сотрудничество между исследователями.

Легкое перемещение в суровых условиях. Как управляется робот-многоножка?

Управление роботом-многоножкой происходит при помощи магнитного манипулятора. Робот может перемещаться как прямо, используя двигательный аппарат, так и в обратную сторону по принципу маятника. Это означает, что он может использовать передние ноги, чтобы откинуться вперед, а также раскачиваться и продвигаться, становясь поочередно на левую или правую сторону.

говорит профессор Ванг.

Исследовательская группа также доказала, что, столкнувшись с препятствием, превышающим длину его ноги в десять раз, робот с его деформируемыми мягкими ножками способен поднять один конец своего тела, под углом в 90 градусов и легко преодолеть препятствие. Робот также может дополнительно ускориться за счет увеличения силы электромагнитного поля.

Робот демонстрирует способность нести повышенную нагрузку. Лабораторные испытания показали, что робот способен перемещать груз, в 100 раз более тяжелый, чем он сам.

Это делает робота-многоножку подобным муравью, одному из самых сильных существ в природе, или человеку, способному легко поднять 26-местный микроавтобус.

По мнению доктора Шена все три качества вместе: способность нести большой вес, удивительная проходимость и способность к преодолению препятствий, делают данного робота незаменимым при перемещении в суровых условиях. Доставка лекарств внутри полостей тела человека или осмотр труднодоступных мест - это главные задачи при применении робота-многоножки.

Перед проведением дальнейших испытаний на животных и, в конечном итоге, на людях исследовательские группы продолжают совершенствовать конструкцию и функциональность робота в трех аспектах: создание и применение биоразлагаемого материала, изучение новых форм робота и внедрение дополнительных функций.

«Мы надеемся создать биоразлагаемого робота в ближайшие два-три года, чтобы он естественным образом метаболизировался в организме после доставки лекарств», - говорит доктор Шен.

---

робототехника робот-многоножка City University of Hong Kong

Вернуться назад