Een halve eeuw nadat Neil Armstrong op gedenkwaardige wijze de woorden ‘één grote sprong voor de mensheid’ uitsprak, is de technologische innovatie kleiner geworden. Ja, we zijn nog steeds enthousiast over enorme, torenhoge gebouwen en de zwaartekracht tartende kracht van raketten, maar Veel van de grootste ontwikkelingen vinden plaats op een schaal die onvoorstelbaar klein is naast die van vroeger. Nieuwe generaties mobiele apparaten – of het nu laptops, smartphones en smartwatches zijn – scheren slechts millimeters af van de dikte van hun toch al dunne voorgangers; waardoor toch al kleine en draagbare apparaten nog kleiner en draagbaarder worden. Met CRISPR/cas9-technologie kunnen wetenschappers afzonderlijke genen bewerken; waardoor dodelijke ziekten mogelijk worden uitgeroeid. Dankzij nieuwe processen op nanometerschaal kunnen chipontwerpers steeds meer transistors op het oppervlak van geïntegreerde schakelingen persen; waarbij de rekenkracht elke 12 tot 18 maanden wordt verdubbeld.
Inhoud
- Voorbeelden zijn overal
- Hoe gaan we ze gebruiken?
De wereld van robotica is niet anders. Denk dat robots zoals die van Boston Dynamics op honden geïnspireerde Spot-robot of humanoïde Atlas-robot bovenaan de innovatiestapel staan, simpelweg omdat ze het meest zichtbaar zijn? Niet zo snel! Aan de kleinere kant van het spectrum zijn de vorderingen misschien niet zo duidelijk, maar op hun schaal kunnen ze zelfs nog spannender zijn.
Welkom in de wereld van robots op microschaal, een robotgenre dat minder aandacht trekt dan zijn metalen grote broers en zussen, maar potentieel net zo transformerend. Deze robots kunnen nuttig zijn voor een breed scala aan toepassingen, van het uitvoeren van chirurgische prestaties op micro- of nanoschaal tot het verkennen van andere planeten.
Verwant
- Finishing touch: hoe wetenschappers robots mensachtige tastzintuigen geven
- Dit is wat een trendanalyserende A.I. denkt dat dit de volgende grote stap in de technologie zal zijn
- Maak kennis met de Xenobots: levende, biologische machines die een revolutie teweeg kunnen brengen in de robotica
Voorbeelden zijn overal
Overal zijn demonstraties van deze technologie in actie te vinden. Onlangs hebben onderzoekers van de University of Southern California een vliegende, op insecten geïnspireerde robot dat weegt slechts 95 milligram en is kleiner dan een cent.
S1
Intussen hebben ingenieurs bij het Duitse Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen dat wel gedaan bouwde een kleine bestuurbare auto. Dat klinkt niet bijzonder ongebruikelijk totdat je hoort dat de auto in kwestie geen kleine auto is zoals een Chevrolet Spark of een Ford Fiesta, maar eerder een autovormige robot van slechts 40 tot 50 micrometer in diameter maat. Dat is ongeveer de helft van de diameter van een enkele menselijke haar. Het laboratorium heeft een reeks van dergelijke zelfassemblerende mobiele micromachines gebouwd die kunnen worden geprogrammeerd om in een grote verscheidenheid aan verschillende formaties te assembleren, afhankelijk van wat er van hen wordt verlangd. En dat is niet alles.
“Ons team heeft [een aantal] nieuwe synthetische en biohybride microrobots voorgesteld,” Dr. Metin Sitti, directeur van de afdeling Fysieke Intelligentie van het Max Planck Instituut, aan Digital Trends. “Als synthetische kleinschalige robots hebben we verschillende zachte vorm-programmeerbare draadloze mobiele robots gedemonstreerd met multi-bewegings- en multifunctionele bedieningsmogelijkheden. Dergelijke zachte, kleine robots zijn geïnspireerd door zachte, kleinschalige dieren zoals kwallen, rupsen, larven, spermatozoïden en keverlarven. Als biohybride microrobots hebben we [ook] door bacteriën en algen aangedreven microzwemmers voorgesteld voor het leveren van de bijgevoegde lading in doelgebieden terwijl ze de micro-omgeving waarnemen, [zoals] chemische of zuurstofgradiënten, pH-veranderingen, en licht."
“[Microrobots kunnen nuttig zijn] voor niet-invasieve of minimaal invasieve medische diagnoses en behandelingen voor korte of lange duur.”
Het woord ‘zij’, zoals in het meervoud, wordt vaak gebruikt als mensen over microbots praten. We zouden kunnen overwegen om meerdere grote robots te laten samenwerken, maar het is waarschijnlijk dat er maar een paar in combinatie met elkaar functioneren. Om de ‘Boulevard of Broken Dreams’ van Green Day te parafraseren: robots van deze omvang zijn ontworpen om alleen te lopen (of rollen, of kruipen, of zwemmen, of springen). Dit is niet het geval aan de kleinere kant van het spectrum.
“Bij traditionele robots moeten de robots geavanceerd zijn en in staat zijn om complexe taken meestal zelf uit te voeren”, zegt Dea Gyu Kim, een promovendus die werkt aan microrobots bij Georgia Tech. “Met microrobots kunnen ze echter goedkoper en eenvoudiger zijn. In plaats van te vertrouwen op [een] enkele robot om één specifieke complexe actie uit te voeren, kan een grote groep van hen op verschillende manieren samenwerken om verschillende acties uit te voeren.”
Deze kleine robot gemaakt bij Georgia Tech is nauwelijks zichtbaar
De robots waar Kim aan heeft gewerkt zijn een paar millimeter lang, ongeveer zo groot als een mier. (Hoewel het team in de toekomst hoopt nog kleiner te worden.) Genaamd “borstelbotten”, lopen de 3D-geprinte creaties op vier of zes borstelige poten. Dankzij de aanwezigheid van een piëzo-elektrische actuator van loodzirkonaat-titanaat op hun rug kunnen ze met kleine trillingen worden bestuurd.
Hoe gaan we ze gebruiken?
“De meest ideale toepassing [voor deze robots] in de echte wereld is voor mij het gebruik van een grote groep borstelbots om toegang te krijgen tot moeilijk bereikbare gebieden, zoals scheuren in grote infrastructuur of kleine gaten in complexe machines, waar mensen of typische robots geen onderzoeken kunnen uitvoeren”, zegt Kim voortgezet. "[Ze zouden kunnen werken door] het foerageergedrag van insecten na te bootsen en interessante gegevens [door te sturen]."
Metin Sitti denkt ondertussen dat deze kleine robots het meest nuttig zullen zijn in de medische sector. “Ik geloof dat de grootste wetenschappelijke en maatschappelijke impact van mobiele microrobotica in de gezondheidszorg zou liggen draadloze microrobots hebben toegang tot ongekende of moeilijk bereikbare gebieden in het menselijk lichaam”, zegt Sitti voortgezet. “[Dat zou nuttig kunnen zijn] voor niet-invasieve of minimaal invasieve medische diagnoses en behandelingen voor korte of lange duur. Daarom heeft mijn groep zich geconcentreerd op het toepassen van onze nieuwe microrobots voor verschillende medische toepassingen, zoals gerichte kankertherapie, embolisatie, het openen van bloedstolsels, biopsie en microchirurgie.”
Er zijn nog veel meer ideeën waar deze twee vandaan komen. Van continue beeldvormende agenten tot microteams van robots die objecten kunnen verplaatsen die veel groter zijn dan zijzelf, tot magneetgestuurde microrobots die objecten kunnen verwijderen zware metalen uit verontreinigd waterEr zijn maar weinig gebieden waar micro-robots in een bepaalde hoedanigheid niet nuttig zouden kunnen zijn. Naarmate onderzoekers steeds meer hebben laten zien dat ze zich over een scala aan terreinen kunnen verplaatsen, variërend van verraderlijke hellingen tot zwemmen door lichaamsvloeistoffen, zullen ze alleen maar nuttiger worden.
Er zijn uiteraard nog steeds knelpunten. Net als bij grotere robots omvat dit de uitdaging om robots aan te drijven zonder ze vast te hoeven houden, ze wendbaarder te maken en ze gemakkelijker in massa te produceren. Ook bij medische toepassingen zal de veiligheid ervan bewezen moeten zijn voordat ze gebruikt kunnen worden Fantastische reis-achtige missies door het menselijk lichaam. Maar aan deze uitdagingen wordt gewerkt, verfijnd en, in veel gevallen, opgelost door een steeds groter aantal onderzoekers over de hele wereld.
Zoals natuurkundige Richard Feynman ooit zei over het gebied van de nanotechnologie, het kleinere neefje van de microrobotica: “Er is voldoende ruimte onderaan.” Maar dat komt zeker niet door een gebrek aan belangstelling!
Aanbevelingen van de redactie
- Het volgende grote ding in de wetenschap zit al in je zak
- De toekomst van de productie: een vooruitblik op het volgende tijdperk van het maken van dingen
- De toekomst van AI: 4 grote dingen om naar te kijken de komende jaren
- Slimme dummies: hoe robottechnologie de voetbalpraktijk transformeert
- Hoe data robotstofzuigers helpt uw huis met maximale efficiëntie schoon te maken
