El robot pequeño y suave flexiona su habilidad como estilo de vida

Un robot pequeño, suave y flexible que puede arrastrarse para viajar dentro del cuerpo humano para encontrar o dar medicamentos a las víctimas atrapadas a través de los escombros del terremoto, puede parecerse a la ciencia ficción, pero un equipo internacional dirigido por investigadores estatales de la pluma se unifica por un electrónica flexible unificada con una moción controlada magnéticamente.

A diferencia de los robots rígidos tradicionales, la robótica suave está hecha de materiales flexibles que imitan el movimiento de los organismos vivos. Esta flexibilidad los hace ideales para navegar en lugares ajustados, como escombros o pasaje complejo del cuerpo humano en el área del desastre. Sin embargo, la integración de sensores y productos electrónicos en estos sistemas flexibles es un desafío importante, Hunyu "Larry" Cheng, James L. Henderson, Profesor Junior Asociado de Ciencias y Mecánica de la Ingeniería en el estado de Pen.

"El mayor desafío era hacerlo inteligente realmente", dijo el escritor de la co-relación Cheng del estudio del equipo. Publicado En Carta nano-micro"Para la mayoría de las aplicaciones, la robótica blanda ha sido un sistema de comunicación unidireccional, lo que significa que dependen del control externo para navegar a través de un entorno complejo. Nuestro objetivo era integrar sensores inteligentes para que estos robots puedan interactuar con su entorno y trabajar con una intervención humana mínima".

Un factor importante para hacer que estos robots sean más inteligentes es inherente a la integración de la electrónica flexible, lo que permite sus características clave.

"Queríamos diseñar un sistema donde la robótica suave y la electrónica flexible funcionen juntos", dijo Cheng. "La electrónica tradicional es rígida, lo que dificulta la integración. Nuestra solución fue distribuir componentes electrónicos de tal manera que preserva la flexibilidad del robot mientras mantiene un rendimiento fuerte".

Cheng y su equipo dispararon videos de robots en acción, capturando su comportamiento dinámico mientras rodan y rodan en una pelota para avanzar con un curso simple. Los robots proceden utilizando materiales magnéticos duros integrados en su estructura flexible, lo que permite al robot responder anticipadamente al campo magnético externo.

Al ajustar la fuerza y ​​la dirección de la región, los investigadores pueden controlar los movimientos de los robots, como doblar, retorcerse o arrastrarse, sin conexiones físicas como potencia o cable.

Un obstáculo importante para desarrollar esta técnica fue descubrir cómo mantener la electrónica flexible que obstruye el movimiento del robot.

Cheng dijo: "Aunque diseñamos electrónica para que fueran flexibles, su rigidez sigue siendo miles de veces más de cientos que el contenido de robot blando". "Para eliminar esto, distribuimos electrónica a través de la velocidad, reduciendo su impacto en el movimiento".

Otro desafío fue bloquear la intervención eléctrica no deseada, lo que puede interrumpir cómo funciona un dispositivo o sistema electrónico. Esta intervención proviene de fuentes externas, como otras electrónicas o señales inalámbricas. Dicha intervención obstaculizará el movimiento y el rendimiento del sensor se verá afectado.

"Los campos magnéticos son importantes para controlar la velocidad, pero también pueden interrumpir las señales electrónicas", dijo Cheng. "Tuvimos que diseñar cuidadosamente diseños electrónicos para reducir estas interacciones, asegurando que el sensor se mantuviera funcional incluso en presencia de fuertes campos magnéticos".

Con una intervención magnética reducida, los robots se pueden guiar de forma remota utilizando campos electromagnéticos o imanes portátiles, lo que limita la intervención humana que requirieron. Además, los sensores integrados les permiten reaccionar la autonomía a las señales ambientales. En la búsqueda y el rescate, por ejemplo, son suficientes para navegar por los escombros detectando calor u obstáculos. En aplicaciones médicas, pueden responder a los cambios de pH o la presión, asegurando una administración precisa de medicamentos o una recolección precisa de muestra.

El siguiente paso para el equipo de Cheng es refinar la tecnología para tales aplicaciones, incluida la "píldora robot".

"Una de las aplicaciones potenciales más atractivas es en equipos médicos implantables", dijo Suk-Won Hwang, coguionista del profesor asociado de la Escuela de Graduados de Ciencia y Tecnología de la Conservación de la Universidad de Corea. "Estamos trabajando para acortar el sistema para que sea adecuado para el uso biomédico. Imagine un pequeño sistema robótico que se puede tragar como una píldora, navegue a través de un tracto gastrointestinal y se puede detectar o se pueden detectar enfermedades o se pueden distribuir adecuadamente los medicamentos donde necesitan".

Dicha tecnología puede proporcionar una opción menos agresiva para los procesos clínicos tradicionales, como la biopsia, según los investigadores, recopilando datos directos del paciente en tiempo real.

"Con sensores integrados, estos robots pueden medir los niveles de pH, detectar anormalidades e incluso distribuir medicamentos a lugares precisos dentro del cuerpo", explicó Cheng. "Esto significa una cirugía agresiva baja y un tratamiento más dirigido, mejora los resultados del paciente".

Cheng dijo que también implementa aplicaciones futuras en remedios vasculares.

Cheng dijo: "Si podemos hacer que estos robots sean aún más pequeños, pueden inyectarse en los vasos sanguíneos para tratar enfermedades del corazón o distribuir el medicamento directamente en las áreas afectadas", dijo Cheng. "Esto abrirá nuevas posibilidades para tratamientos médicos no invasivos".

Si bien el equipo aún no ha dado a estos robots un nombre oficial, Cheng dijo que están abiertos a sugerencias.