Origami Milirobotları İş Başında

Origami Milirobotları İş Başında
Küçük boyutuna rağmen bu yumuşak robot, sağlam zeminde ve suda manevra yapabilir (resimde). Kredi: Credit: Zhao Lab

Mide ağrılarından baş ağrılarına kadar her şeyi tedavi etme umuduyla aynı yuvarlak tableti tükettiyseniz, ilaçların belirli ağrı bölgelerini tedavi etmesi gerekmediğini zaten biliyorsunuz. Reçetesiz satılan ilaçlar çeşitli hastalıkları tedavi etmek için uzun süredir kullanılıyor olsa da, biyomedikal araştırmacılar, kardiyovasküler hastalık veya kanser gibi daha karmaşık tıbbi durumları tedavi ederken daha iyi hedeflenmiş ilaç dağıtım stratejilerini henüz yeni araştırmaya başladılar.
Millirobot, bu gelişen biyotıp alanında potansiyel bir atılımdır. Bu parmak ucu büyüklüğündeki robotlar, iç işleri denetleme veya ilaç dağıtma görevlerinde sürünerek, dönerek ve dar yerlere yüzerek gelecekte hayat kurtarma potansiyeline sahiptir.

Bu konuda araştırmalara öncülük eden Stanford Üniversitesi makine mühendisi Renee Zhao, aynı anda birkaç milirobot tasarımı üzerinde çalışıyor.

Robotların sürekli hareketlerinde tork üretilmesi, hareket şeklini değiştirilmesi için anında uygulanabilen manyetik alanlarla desteklenmesi, farklı lokomotif durumlarda otonom hareketleri ve vücuttaki engellerin üstesinden gelebilir. Yani bir anlamda bir robotun çoklu bir görev olması gerektiği konusunda çalışmalar yürütülmektedir.

Zhao’nun ekibi, sadece manyetik alanın gücünü ve yönünü değiştirerek robotu, robotun uzunluğunun on katı mesafelerde tek bir sıçramayla istenen bölgeye ulaşması sağlanabilir.

Manyetik çalıştırma, non-invaziv operasyon için bağımsız kontrole izin verdiği ve kontrol ünitesini cihazdan yalıtarak küçültmeye izin verdiği için araştırmasının kritik bir parçasıdır.

Zhao, bu ay Nature Communications’da yer alan en yeni robotları hakkında “Şimdiye kadar yaptığımız en sağlam ve çok işlevli, bağlı olmayan robot” dedi.

Bu yeni “dönen kablosuz amfibi origami millirobot” göründüğü kadar çok yönlü. Bir organın kaygan, pürüzlü yüzeylerinde hızla hareket edebilen ve insan sıvıları arasında yüzerek sıvı ilaçları taşırken kablosuz olarak hareket edebilen, güzel tasarlanmış tek bir ünitedir.

Makine mühendisliği yardımcı doçenti Zhao’ya göre, bu robot hapları yutmak veya sıvıları enjekte etmek yerine ilacı “hedefe ulaşana kadar alıkoyuyor ve ardından yüksek konsantrasyonlu bir ilaç salıyor”. “Robotumuz hedeflenen ilaç dağıtımını bu şekilde sağlıyor.”

Zhao’ya göre, bu amfibi robotu benzersiz kılan şey, bir robotun nasıl şekil değiştirdiğini ve hareket ettiğini düzenlemek için yalnızca origaminin katlanabilirliğine dayanan çoğu origami tabanlı robot tasarımının ötesine geçmesidir.

Zhao ekibi, katlamanın robotun belirli görevleri yerine getirmesine nasıl izin verebileceğini düşünmenin yanı sıra ayrıca her katlamanın kesin oranlarının robot katlanmadığında robotun sert hareketini nasıl etkilediğini de inceledi.

Sonuç olarak, robotun katlanmamış formu, onu çevresinde ilerletmek için bir anlamda tasarlanmıştı.

Bu tür geniş görüşlü düşünceler, araştırmacıların malzemelerden hacim eklemeden daha fazla yararlanmalarını sağladı ve Zhao’nun dünyasında, robot tasarımındaki tek bir yapıdan ne kadar çok işlevsellik elde edilirse, tıbbi prosedür o kadar az invaziv olur.

Çeşitli geometrik özelliklerin entegrasyonu, robot tasarımının bir başka benzersiz yönüdür. Robotun ortasındaki uzunlamasına bir açıklık ve yanlara doğru eğimli yan yarıklar, su direncini azaltarak robotun daha iyi yüzmesine yardımcı oldu.

Zhao, “Bu tasarım robotta negatif bir basınç oluşturarak hızlı bir şekilde yüzmesini sağlarken aynı zamanda kargo toplama ve nakliye için emiş sağlar” dedi. “Bu küçük robotun geometrik özelliklerinden tam olarak yararlanıyoruz ve çeşitli uygulamalar ve işlevler için bu tek yapıyı araştırıyoruz.”

Zhao Laboratuvarı, Stanford Tıp Departmanı uzmanlarıyla yapılan tartışmalara dayanarak yeni teknolojiler geliştirerek mevcut tedavilerin ve prosedürlerin nasıl iyileştirileceğini inceliyor. Zhao’nun deneyi başarılı olursa, robotları yalnızca ilacı etkili bir şekilde dağıtmak için uygun bir araç sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda vücuda ekipman veya kamera taşıyabilecek ve doktorların hastaları nasıl değerlendirdiğini potansiyel olarak kökten değiştirecek. Şirket ayrıca robotların nereye gittiğini izlemek için ultrason görüntülemeyi kullanarak organların kesilmesi ihtiyacını ortadan kaldırmayı da araştırıyor.

Optimum tasarım ve görüntüleme en iyi uygulamaları hakkında daha fazla şey anlaşılana kadar gerçek dünyadaki durumlarda Zhao’nunki gibi milirobotları görmeyecek olsak da, Nature Communications’da yer alan laboratuvarın türünün ilk yüzücüsü, onların en gelişmiş robotlarından biridir. Şu anda, insan klinik denemelerini takip edecek herhangi bir canlı hayvan testinden önce gelen deneme aşamalarındadır.

Bu arada, Zhao’nun grubu, çeşitli devrim niteliğindeki akıllı malzemeleri ve yapıları, sonunda yeni biyomedikal cihazlarla sonuçlanacak özgün tasarımlarda birleştirmek için çalışıyor. Ayrıca mikro ölçekli biyomedikal araştırmalar yapmak için robotlarının ölçeğini küçültmeye devam etmeyi planlıyor.

Bir mühendis olarak Zhao, mümkün olan en işlevsel yapıları yaratmaya çalışır. Amfibi robotu, ekibine diğer origami robot araştırmacılarının henüz öncelik vermediği geometrik özellikler hakkında daha derin düşünmesi için ilham verdiği için bu hedefi somutlaştırıyor. Zhao, “Hepsinin birlikte nasıl çalıştığına bakmaya başladık,” diye açıkladı. “Bizim bu çalışmanın oldukça benzersiz bir yönü ve aynı zamanda çok çeşitli biyomedikal uygulamaları var.”

Kaynak: techxplore

Benzer Reklamlar

İlk yorum yapan olun

Yorumunuz