Los investigadores están utilizando una tecnología similar a los "mini campos de fuerza" para controlar de forma independiente los microrobots individuales que operan dentro de los grupos, un avance dirigido a utilizar las máquinas pequeñas en áreas que incluyen la fabricación y la medicina.
Hasta ahora solo era posible controlar grupos de microbots para moverse generalmente al unísono, dijo David Cappelleri, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue.
"La razón por la que queremos un movimiento independiente de cada robot es para que puedan realizar tareas de manipulación cooperativa", dijo. "Piensen en hormigas. Pueden moverse independientemente, pero todos trabajan juntos para realizar tareas como levantar y mover cosas. Nosotrosqueremos poder controlarlos individualmente para que podamos tener algunos robots aquí haciendo una cosa, y algunos robots haciendo otra cosa al mismo tiempo "
Los resultados se detallan en un trabajo de investigación que aparece este mes en la revista Micromáquinas . Los investigadores de investigación posdoctorales Sagar Chowdhury y Wuming Jing, y Cappelleri fueron los autores del artículo.
El equipo desarrolló un sistema para controlar los robots con campos magnéticos individuales a partir de una serie de pequeñas bobinas planas.
"Los robots son demasiado pequeños para ponerles baterías, por lo que no pueden tener energía a bordo", dijo Cappelleri. "Necesitas usar una forma externa para alimentarlos. Usamos campos magnéticos para generar fuerzas en los robots.Es como usar mini campos de fuerza "
La investigación revela con precisión cómo controlar los robots individualmente.
"Necesitamos saber, si un robot está aquí y necesita ir allí, ¿cuánta fuerza se debe aplicar al robot para llevarlo del punto A al punto B?", Dijo Cappelleri. "Una vez que descubres quéesa fuerza tiene que ser, entonces decimos, ¿qué tipo de fuerza de campo magnético necesitamos para generar esa fuerza? "
Los microbots son discos magnéticos que se deslizan a través de una superficie. Si bien las versiones estudiadas tienen alrededor de 2 milímetros de diámetro, aproximadamente el doble del tamaño de una cabeza de alfiler, las investigaciones apuntan a crear microbots que tengan alrededor de 250 micras de diámetro, o aproximadamentetamaño de un ácaro del polvo.
En sistemas desarrollados previamente, los microbots se controlaron utilizando menos bobinas ubicadas alrededor del perímetro del "espacio de trabajo" que contiene las máquinas pequeñas. Sin embargo, este campo "global" no es lo suficientemente fino como para controlar los microrobots individuales de forma independiente.
"El enfoque que se nos ocurrió funciona a microescala, y será el primero que pueda proporcionar un movimiento verdaderamente independiente de múltiples microrobots en el mismo espacio de trabajo porque somos capaces de producir campos localizados en lugar de un campo global".Cappelleri dijo: "Lo que podemos hacer ahora, en lugar de tener estas bobinas en todo el exterior, es imprimir bobinas planas directamente sobre el sustrato".
Los robots se mueven utilizando fuerzas atractivas o repulsivas y variando la fuerza de la corriente eléctrica en las bobinas.
"Puede pensar en usar equipos de robots para ensamblar componentes a pequeña escala, que podríamos usar para la fabricación de aditivos a microescala", dijo Cappelleri.
Los microbots controlados de forma independiente que trabajan en grupos podrían ser útiles para construir sistemas microelectromecánicos, o MEMS, máquinas minúsculas que podrían tener numerosas aplicaciones desde la medicina hasta la seguridad nacional.
"Hasta ahora la gente ha sido buena para hacer dispositivos MEMS que contienen diferentes componentes", dijo. "Pero muchas veces los componentes están hechos de diferentes procesos y luego tienen que ensamblarse para hacer el dispositivo final. Esto es muy difícilEn su lugar, podemos ensamblarlos con nuestros robots. Y en el lado biológico podríamos usarlos para la clasificación celular, la manipulación celular, la caracterización, etc. Puede pensar en colocar las microbobinas en el fondo de una placa de Petri ".
Los microbots equipados con "sensores de fuerza" similares a una sonda podrían usarse para detectar células cancerosas en una biopsia.
"Las células cancerosas tienen características de rigidez diferentes a las células no cancerosas, y en algunos de nuestros trabajos anteriores colocamos sensores de fuerza en el extremo de estos robots para determinar cuáles son más rígidos que otros", dijo Cappelleri.
Las bobinas se hicieron imprimiendo un patrón de cobre con la misma tecnología utilizada para fabricar placas de circuitos impresos. Se pueden reducir a partir de su tamaño actual de aproximadamente 4 milímetros. Sin embargo, se necesitaba un nuevo proceso para crear un prototipo a microescala,él dijo.
La investigación está en curso. El equipo intentará usar prototipos de microescala para ensamblar componentes para dispositivos MEMS. Un obstáculo potencial es el efecto de las fuerzas de van der Waals entre las moléculas que están presentes en la escala de micras pero no en la macroescala de todos los díasvida.
Las fuerzas pueden causar "fricción" entre pequeños componentes que afectan su funcionamiento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Purdue . Original escrito por Emil Venere. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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