Powstały magnetyczne roboty działające w grupie

Na łamach magazynu "Device" koreańscy naukowcy przedstawili nietypowy system robotów, który docelowo ma wykonywać różnorodne zadania w trudnych środowiskach wymagających współpracy wielu jednostek, np. w zatkanych tętnicach.

"Wysoka zdolność adaptacji rojów mikrorobotów do otoczenia oraz wysoki poziom autonomii w ich sterowaniu okazały się zaskakujące" - mówi autor pracy, Jeong Jae Wie z Hanyang University w Seulu. Mowa o magnetycznych robotach działających podobnie do mrówek.

Badacz i jego współpracownicy sprawdzili m.in., jak roje takich mikrorobotów w różnych konfiguracjach radzą sobie z różnorodnymi zadaniami, np. potrafiły wspiąć się na przeszkodę pięciokrotnie wyższą od długości ciała pojedynczego mikrorobota czy wspólnie pokonywać przeszkody.

Z kolei duży rój złożony z tysiąca mikrorobotów utworzył tratwę, która unosiła się na wodzie i owinęła wokół pigułki ważącej 2 tys. razy więcej niż pojedynczy robot. Dzięki temu rój mógł transportować lek przez ciecz.

Na suchej powierzchni inny rój zdołał natomiast przetransportować ładunek ważący 350 razy więcej niż każdy pojedynczy robot, podczas gdy inna grupa była w stanie udrożnić rurki przypominające zablokowane naczynia krwionośne. W jeszcze innym eksperymencie, dzięki ruchom obrotowym roboty mogły kierować ruchami małych, żywych organizmów - larw drewnojada.

Różne grupy naukowców coraz bardziej interesują się badaniem, w jaki sposób roje robotów mogą wspólnie osiągać różne cele. Czerpią inspirację np. z zachowań mrówek łączących siły, by stworzyć most nad przeszkodą, czy np. tworzyć pływające tratwy, aby przetrwać powódź.

Działające w podobny sposób roboty stają się przy tym bardziej odporne na awarie - nawet jeśli część grupy nie osiągnie celu, reszta kontynuuje zaprogramowane ruchy, aż wystarczająca liczba robotów ostatecznie odniesie sukces.

"Dotychczasowe badania nad robotyką rojów koncentrowały się na sferycznych robotach, które łączą się poprzez kontakt punktowy" - mówi prof. Wie. W tym badaniu naukowcy zaprojektowali jednak rój złożony z robotów w kształcie sześcianów o silniejszych właściwościach magnetycznych uzyskanych dzięki większym powierzchniom styku - całe ściany każdego sześcianu mogą się łączyć z innymi.

Każdy robot ma wysokość 600 mikrometrów i składa się z korpusu wykonanego z żywicy epoksydowej, w którym osadzone są cząsteczki materiału magnetycznego. Dzięki zasilaniu robotów polem magnetycznym generowanym przez zewnętrzne magnesy, rój może samodzielnie się organizować w różne konfiguracje.

Badacze podają, że opracowali opłacalną metodę masowej produkcji robotów. Zaznaczają jednak konieczność dalszego rozwoju wynalazku. "Chociaż wyniki badań są obiecujące, roje będą musiały osiągnąć wyższy poziom autonomii, zanim będą gotowe do zastosowań w rzeczywistych warunkach" - mówi prof. Wie.

"Magnetyczne roje mikrorobotów wymagają zewnętrznego sterowania magnetycznego i nie mają zdolności do autonomicznej nawigacji w złożonych lub ciasnych przestrzeniach, takich jak prawdziwe tętnice. Przyszłe badania będą koncentrować się na zwiększaniu poziomu autonomii rojów, na przykład poprzez wprowadzenie sterowania ich ruchem i trajektoriami, w czasie rzeczywistym" - wyjaśnia.

Marek Matacz