یک تیم تحقیقاتی بین المللی به سرپرستی پروفیسور دکتر الیور جی اشمیت، رئیس سیستم های مواد اولیه برای نانو الکترونیک در دانشگاه فنی کمنیتس، آغازگر مرکز مواد اولیه، معماری و ادغام نانو غشا (MAIN) در دانشگاه کمنیتس دانشگاه فناوری و مدیر در انستیتوت تحقیقات پیشرفت بزرگی کرده است.
Nature Electronics (“یک میکروسیستم انعطاف پذیر با قابلیت کنترل حرکت و تحریک با انتقال قدرت بی سیم”) گزارش دهنده توسعه کوچکترین ربات میکروالکترونیک در جهان است که توسط یک موتور دو جت هدایت و کنترل می شود.
طول ربات میکروالکترونیک ۰.۸ میلی متر، عرض آن نیز ۰.۸ میلی متر و با بلندی ۰.۱۴ میلی متر میباشد. برای مقایسه: قطعه یک سانتی‌متر حدود ۱۶ میلی متر است.
ربات میکرو بسیار انعطاف پذیر، متحرک و مجهز به قابلیت های مختلف است. علاوه بر دانشگاه فنی کمنیتس و IFW درسدن، هم دانشگاه فنی درسدن و هم آکادمی علوم چین چانگچون در این پروژه نقش دارند.
(این ویدئو نگاه اجمالی به دستاوردهای فنی و امکانات این نوع جدید از سیستم میکروالکترونیک را دارد.)
جنبه ویژه ای از این پروژه در دسترس بودن سیستم انرژی روی صفحه است که میکرو ربات بسیار انعطاف پذیر را قادر به انجام کارهای مختلف می کند. این سیستم همچنین در محلول آب قابل کنترول است و می توان آن را از راه دور کنترول کرد. علاوه بر این، این ربات دارای یک منبع نور و یک میکرو بازو است که می تواند به صورت بی سیم تغذیه شود.
استفاده از این سیستم در زمینه های رباتیک میکرو و فناوری پزشکی می تواند برای تجویز هدفمند دارو یا تشخیص مستقیم بیماری ها در ارگانیسم پیش بینی شود. نتایج این تحقیق برای توسعه سیستم های میکرو تروبوتیک بسیار مهم است.
کنترول و فرمان پذیری برای اولین بار در ربات های میکرو الکترونیک بی سیم اجرا می شود
بیش از ده سال است که تحقیقات میکرو ربات ها و میکرو موتورها موجب افزایش علاقه جهانی در میان دانشمندان از رشته های مختلف می شود. به طور خاص، مفهوم استفاده از mini زیردریایی پزشکی و میکرودرایو با قابل کنترول خاص خود بارها تحقیقات اساسی و کاربردی را تحریک کرده است.
هدف از این کار تولید یک ربات میکروالکترونیکی کاملاً قابل کنترول است- که تاکنون از داستان های علمی تخیلی در نظر گرفته شده است. اگرچه میکروموتورهایی با انرژی شیمیایی وجود دارند که در مطالعات پزشکی در ایالات متحده برای درمان برخی بیماری ها آزمایش می شوند، اینها سیستم های بسیار ساده ای هستند که هیچ انرژی الکتریکی یا واحد میکروالکترونیکی در آن وجود ندارد.
بنابراین کنترول هدفمند و هدایت رباتهای میکرو ممکن نیست. این امر با سیستمی که اولیور جی اشمیت و تیمش توسعه داده اند و مبتنی بر ایده ای نه ساله است، تغییر کرده است.
میکرو درایو کاملاً قابل کنترول از راه دور- ایده ای نه ساله به واقعیت تبدیل می شود
دکتر اشمیت می گوید” تقریباً ده سال پیش، من و تیم من به این فکر افتادیم که درایوهای نازل شیمیایی کوچک را با اجزای میکروالکترونیک ترکیب کنیم، تا دو رشته را که تا آن زمان اشتراکات مشترکی نداشتند، گرد هم آوریم. بسیار جالب است که می بینید این ایده به دلیل قدرت نوآورانه فن آوری Ph.D من به ثمر رسیده است. دانش آموز وینت کومار بندری، و همچنین تعامل علمی فوق العاده دکتر فنگ ژو، و اکنون می توان آن را به صورت آزمایشی به شکل ساده و اول تحقق بخشید “.
((کوچکترین مانور رباتهای میکرو الکترونیکی خودران در مایع در بالای یک سکه یورو. (تصویر: TU Chemnitz).))
واحد نیروی محرکه‌ای سیستم همانطور که اکنون ارائه شده است متشکل از میکرو لوله های جمع شده است که از خارج شدن تحت فشار حبابهای اکسیجن رانش ایجاد می کند. محققان توانستند این فرآیند را در یکی از دو میکرو لوله کنترول حرارتی کنند و بنابراین ربات را در جهات مختلف هدایت کنند .
محققان سیستم میکرو الکترونیکی کاملی را از ترکیب نانو غشا های پایه پلیمری تولید کردند که عنصری مهم و کلیدی در توسعه است. این سازه از نظر مکانیکی بسیار انعطاف پذیر بوده و امکان درج قطعات الکترونیکی و محرک های قابل کنترل را نیز فراهم می کند.
در مراحل آخر، تیم یک لایه نازک از یک پلیمر حرارتی ساخته و آن را به عنوان محرک در انتهای سیستم میکرو رباتیک معرفی کرد. به دلیل افزایش یا کاهش موضعی قابل تنظیم دما، امکان باز و بسته شدن این میکرو بازوی گرمازا برای گرفتن و آزاد سازی اجسام کوچک وجود دارد.
انرژی الکتریکی در یک میکرو ربات- یافته های پیشگامانه
از آنجا که میکرو ربات به انرژی نیاز دارد، اما به راحتی نمی توان آن را در یک پریز شارژ کرد، از سیستم انتقال انرژی بی سیم استفاده می شود که شامل ادغام فرستنده خارجی و سیم پیچ گیرنده داخلی در میکرو سیستم است. انرژی توسط القا منتقل می شود- این اصل مشابه چگونگی شارژ بی سیم تلفن همراه است. این اولین بار است که می توان از انتقال بی سیم انرژی الکتریکی در یک میکرو ربات کوچک استفاده کرد.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور دکتر الیور جی اشمیت با کار پیشگام خود در ساخت کوچکترین ربات میکروالکترونیکی که دارای انرژی بی سیم، کنترل از راه دور، قدرت مانور کامل و محرک است، به یک مرحله مهم برای استفاده در آینده از میکرو ربات های مستقل در بخش زیست پزشکی رسیده اند.
از آنجا که در حال حاضر پراکسید هایدروجن نیز بخشی مورد نیاز از سوخت پیشرانه است، سیستم با پیکربندی فعلی نمی تواند به طور مستقیم در بدن انسان استفاده شود. این امر مستلزم پیشرفت بیشتر است که نشان دهنده گامهای بعدی تیم تحقیق است.
