Südkoreanische Wissenschaftler entwickeln „Ameisen“-Mikrobots, die in Teams arbeiten und schwere Gegenstände heben
Ameisenähnliche Mikroroboter sind vielversprechend für die medizinische Industrie, da sie Aufgaben in Teams bewältigen, vom Heben schwerer Gegenstände bis hin zur Beseitigung von Arterienverstopfungen.
Teamwork macht den Traum wahr - man braucht sich nur die Ameisen anzusehen. Sie können Dinge heben, die viel schwerer sind als sie selbst, oder Brücken aus ihren eigenen Körpern bauen, um Lücken zu überwinden. Das ist ein ziemlich cleveres System, und so sollte es nicht überraschen, dass sich Wissenschaftler eine Scheibe von ihnen abschneiden.
In Südkorea haben Forscher winzige Magnetroboter entwickelt , die wie Ameisen zusammenarbeiten und Aufgaben erledigen, die ein einzelner Roboter nicht bewältigen könnte. Diese Mikroroboter sind in der Lage, alles zu tun, vom Heben schwerer Gegenstände bis zum Überwinden kniffliger Hindernisse.
Unter der Leitung von Jeong Jae Wie, Wissenschaftler an der Hanyang-Universität, entdeckte das Team, dass sich die Roboter mit Hilfe eines rotierenden Magnetfelds zu Gruppen zusammenschließen und bestimmte Aufgaben bewältigen können.
"Die hohe Anpassungsfähigkeit von Mikroroboterschwärmen an ihre Umgebung und das hohe Maß an Autonomie bei der Schwarmsteuerung waren überraschend", so Wie.
Stiften, Klettern und Lichtung
Die würfelförmigen Mikroroboter, die jeweils nur 600 Mikrometer groß sind, bestehen aus Epoxidkörpern, in die magnetische Partikel eingebettet sind, so dass sie auf externe Magnetfelder reagieren können.
So konnten Schwärme mit einem hohen Seitenverhältnis Hindernisse erklimmen, die fünfmal höher waren als die eines einzelnen Roboters, und sich sogar über Hindernisse hinwegbewegen.
Auf dem Wasser bildeten Schwärme mit hoher Packungsdichte Flöße, die schwimmfähig waren und eine Pille transportieren konnten, die 2.000-mal schwerer war als ein einzelner Roboter. An Land transportierte eine Gruppe das 350-fache ihres eigenen Gewichts.
Eine der beeindruckendsten Demonstrationen bestand darin, dass Schwärme durch enge, röhrenartige Strukturen navigierten, die verstopfte Blutgefäße imitierten. Hier konnten die Mikroroboter die Verstopfungen erfolgreich beseitigen, was auf ein künftiges Potenzial für minimalinvasive medizinische Verfahren hindeutet.
"Frühere Forschungen zur Schwarmrobotik haben sich auf kugelförmige Roboter konzentriert, die durch Punkt-zu-Punkt-Kontakt zusammenkommen", erklärte Wie.
Im Gegensatz dazu profitieren die würfelförmigen Roboter in dieser Studie von größeren Oberflächen, die eine stärkere magnetische Anziehungskraft für eine bessere Teamarbeit ermöglichen.
Künftiges Potenzial
Die Forscher verwendeten ein kostengünstiges Massenproduktionsverfahren, um die Einheitlichkeit der Geometrie und der Magnetisierungsprofile der Roboter zu gewährleisten. Wie räumt jedoch ein, dass die Schwärme immer noch eine externe magnetische Steuerung benötigen, um zu funktionieren.
"Die magnetischen Mikroroboterschwärme benötigen eine externe magnetische Steuerung und sind nicht in der Lage, autonom durch komplexe oder enge Räume wie echte Arterienzu navigieren", sagte er.
Künftige Forschungsarbeiten werden sich darauf konzentrieren, die Autonomie der Schwärme zu verbessern, einschließlich der Echtzeit-Kontrolle ihrer Bewegungen und Flugbahnen. Wenn dies gelingt, könnten diese Roboter minimalinvasive Operationen, die Verabreichung von Medikamenten und sogar industrielle Aufgaben in schwierigen Umgebungen revolutionieren.
Quellenhinweis
Magnetic swarm intelligence of mass-produced, programmable microrobot assemblies for versatile task execution, published in Device, December 2024.