Роботы-насекомые сортируют электронный мусор и смогут помочь в медицине
Роботы-насекомые – миниатюрные устройства, способные помочь в сортировке электронных отходов, например, деталей старых мобильных телефонов, которые можно будет впоследствии использовать. Однако в будущем применение малых роботов может стать гораздо шире. Самая интересная и наиболее развитая область в этом отношении – медицина.
Новые технологии порой черпают вдохновение у природы. Ученые из Западночешского университета в Пльзени работают с так называемыми роботами-насекомыми. Маленьких жуков они напоминают не только размером. Эти роботы настолько малы, что у них нет ни мотора, ни аккумулятора, они управляются извне с помощью электромагнитного поля, но могут быть очень мощными.
«На практике та физика, которая действует на миниатюрном уровне, немного отличается от той, что нам известна на макроскопическом. Если в качестве примера взять макроскопического робота фирмы Boston Dynamics, известного как «робопес», то он способен унести 50% от массы собственного тела. У наших роботов все наоборот, и они способны нести вес во много раз превышающий их собственный», - рассказывает руководитель исследовательской группы CIMRA Западночешского университета в Пльзени Франтишек Мах.
Как уже было сказано выше, ученые видят в мини-роботах большой потенциал в том, что касается сортировки электрического мусора. Например, на панель 10 на 15 см высыпаются различные компоненты старого мобильного телефона, и тут-то практически беззвучно приступает к своей работе робот-жучок.
«Я бы описал это как более широкий крюк, чтобы можно было хорошо захватить отделенный предмет, используя линейные движения по оси XY, и чтобы можно было переместить его в соответствующий контейнер, где мы собираем отходы», - описывает аспирант Иржи Кутган, работающий в лаборатории на факультете Электротехники пльзеньского университета.
У миниатюрного робота, как уже было сказано выше, нет мотора. Ученые управляют им с помощью электромагнитного поля.
«Он оснащен перманентными магнитами, используемыми для взаимодействия с электромагнитным полем, деформирующими то, что находится вокруг него, чтобы мы могли его перемещать. Как и отдельное насекомое, в одиночку роботы ничего не могут сделать, но если их будет больше, они уже могут делать великие дела, и здесь у нас футуристические цели», - добавляет аспирант Йиржи Кутган.
Мини-роботы имеют произвольную форму, но важна, прежде всего, форма электромагнитной пластины. Самый маленький робот насчитывает половину толщины человеческого волоса, то есть 50 микрометров, в других лабораториях уже существуют и роботы, чей размер исчисляется даже нанометрами. Чем устройство меньше, тем больше оно подходит для использования в медицине.
«Самая интересная и наиболее развитая область в этом отношении – медицина. В этом случае нанороботы могут быть применены для движения в кровотоке, где они перемещаются и используются для связывания лекарств и таргетного лечения, доставляющего лекарство к определенной цели, или для малоинвазивного хирургического вмешательства, например, в головной мозг, где обычное хирургическое вмешательство может быть весьма сложным», - продолжает Франтишек Мах.
В медицине – великолепные помощники
Соответственно, чем меньше робот, тем больше он подходит для использования в медицине. Ныне ученые стремятся разработать такие, которые смогут проходить сквозь клеточную стенку. В чем же заключаются сложности дальнейшего развития и совершенствования роботов-насекомых для ученых?
«С технической точки зрения проблема заключается в собственно производстве, поскольку технологии, которые сегодня очень хорошо развиты на микроскопическом уровне, не способны в реальном времени изготовить наших роботов. Ввиду того, что мы не можем здесь применить технологии, мы стремимся приспособиться, выбирая подходящую форму и способ, которым собирается мини-робот. Вторая сложность – управление. Здесь может представлять сложность точность локализации положения робота, ведь она должна быть субмиллиметровой. Это необходимо для того, чтобы алгоритм работал исправно. В остальном – алгоритмы планирования траекторий уже стандартные», - подытоживает руководитель исследовательской группы CIMRA Западночешского университета в Пльзени Франтишек Мах.
Пльзеньские ученые видят в этой пока еще экспериментальной концепции большой потенциал. Например, по данным журнала Nature, человечество ежегодно производит 42 миллиона тонн электронных отходов, и большая их часть попадает в развивающиеся страны. Например, столица Ганы – Аккра представляет собой гигантскую свалку электронного мусора из развитых стран. При этом материнские платы, даже от мобильных телефонов, содержат много ценных металлов, многие компоненты можно использовать повторно, но сортировать их сложно.
