Zuid-Koreaanse wetenschappers hebben uiterst kleine robots ontwikkeld die, net als mieren, door samen te werken verrassend grote prestaties kunnen leveren. De werkpaardjes kunnen objecten verplaatsen die 2.000 keer zwaarder zijn dan zijzelf.
Net zoals sommige soorten mieren samen bruggen bouwen of vlotten vormen om overstromingen te overleven, kunnen deze robotzwermen door samenwerking taken uitvoeren die voor individuele robots onmogelijk zouden zijn. Het geheim van deze prestatie zit in hun ontwerp. De robotjes, elk slechts 0,6 millimeter hoog, hebben de vorm van rechthoekige blokjes en bevatten minuscule magnetische deeltjes. Deze deeltjes, gemaakt van een speciale legering van neodymium, ijzer en boron, zorgen ervoor dat de robots kunnen reageren op magnetische velden. Maar belangrijker nog: ze kunnen hierdoor ook met elkaar ‘communiceren’.
Het bijzondere aan onze aanpak is de vorm van de robots, legt hoofdonderzoeker Jeong uit. Eerder onderzoek naar zwermrobots heeft zich gericht op bolvormige robots, zegt hij. Rechthoekige blokjes met hun vlakke zijden kunnen echter veel beter aan elkaar hechten. Dit zorgt voor een sterkere magnetische verbinding.
Tot 2.000 keer zwaardere objecten
De aansturing van de zwerm gebeurt via een systeem van draaiende magneten. Door de hoek waaronder de robots magnetisch worden gemaakt aan te passen, kunnen de onderzoekers bepalen hoe de zwerm zich organiseert. Dit leidt tot verbluffende taferelen. Een groep van 1.000 robots kan zich bijvoorbeeld als een soort vlot op water vormen en een pil omvatten die 2.000 keer zo zwaar is als één robot. Dat laatste kan bijvoorbeeld handig zijn om medicatie in de bloedbaan naar de juiste plaats te vervoeren.
Op het droge zijn de prestaties niet minder indrukwekkend. De zwerm kan obstakels overwinnen die vijf keer hoger zijn dan een individuele robot. Ze doen dit door samen te werken: de robots stapelen zich op en ‘lanceren’ elkaar één voor één over het obstakel. Ook kunnen ze als groep voorwerpen verplaatsen die 350 keer zwaarder zijn dan een enkele robot.
Potentieel medische toepassingen
Een van de meest veelbelovende toepassingen ligt in de medische wereld. De onderzoekers hebben aangetoond dat de robotzwermen in staat zijn om verstopte buisjes vrij te maken, een mogelijke voorbode van toekomstige behandelingen voor verstopte bloedvaten. Ook kunnen de zwermen kleine organismen zeer precies sturen door middel van draaiende en cirkelende bewegingen.
De productie van deze microrobots is bovendien verrassend kosteneffectief. Het team ontwikkelde een methode waarbij ze mallen kunnen maken voor het repliceren van de robots. Dit zorgt ervoor dat alle robotjes dezelfde vorm en magnetische eigenschappen krijgen, wat essentieel is voor hun samenwerking.
Autonomie moet beter
Toch zijn er nog uitdagingen te overwinnen voordat deze technologie praktisch toepasbaar wordt. De zwermen hebben nog steeds externe aansturing nodig en kunnen niet zelfstandig navigeren in complexe ruimtes zoals echte bloedvaten, legt Jeong uit. “Toekomstig onderzoek zal zich richten op het verbeteren van het autonomieniveau van de microrobotzwermen, zoals real-time feedbackcontrole van hun bewegingen en trajecten”, zegt hij. Het onderzoek werd gepubliceerd in het vakblad Device.
