يحول الرذاذ المغناطيسي الأشياء إلى روبوتات تمشي و تتدحرج و تزحف

مواضيع مفضلة

يحول الرذاذ المغناطيسي الأشياء إلى روبوتات تمشي و تتدحرج و تزحف


 

يواصل باحثو الروبوتات من خلال الجمع بين المواد المغناطيسية والمجالات المغناطيسية ، تطوير آلات يمكن التلاعب و التحكم بها عن بُعد بجميع أنواع الطرق المفيدة ، مثل الشقلبة عبر القولون أو الزحف عبر الأوعية الدموية لتوصيل الأدوية.

فقد طور علماء في جامعة مدينة هونغ كونغ City University of Hong Kong نوعاً جديداً من الطلاء بالرش  spray-on coating ، و هم يقولون إنه يمكن أن يمنح الأجسام العادية هذه الأنواع من القدرات ، مع إمكانات خاصة في التطبيقات الطبية الحيوية biomedical applications .


مجال الأبحاث

يركز البحث على توسيع استخدام الروبوتات على نطاق الحشرات المقاسة بالمليمترات فقط (بحجم الحشرات) insect-scale robots ، والتي يصل حجمها الصغير إلى تطبيقات في جسم الإنسان.

ففي عام 2018 ، نظرنا في مثال مثير للاهتمام لهذه الأنواع من الـ "ميللي روبوت millirobot" ، حيث قام العلماء بدمج الجزيئات الدقيقة المغناطيسية في جسم روبوت من السيليكون المطاطي ، والذي يمكن بعد ذلك صنعه للمشي والزحف و القفز والدحرجة عبر تطبيق مجال مغناطيسي خارجي .

و بدلاً من بناء ميللي روبوت مغناطيسي من الألف إلى الياء ، شرع مؤلفو الدراسة الجديدة في تطوير أداة يمكن استخدامها لبناء ميللي روبوت مغناطيسي من أجسام عادية. حيث تأتي هذه الأداة على شكل طلاء مغناطيسي يسمى الرذاذ إم  M-spray ، وهو مصنوع من كحول البولي فينيل polyvinyl alcohol وجزيئات الغلوتين gluten  والحديد ، ويمكن أن يلتصق بالأسطح الملساء و الخشنة لجميع أنواع المواد .

يقول الدكتور شين ياجينغ ، الذي قاد فريق البحث: " إن فكرتنا هي أنه و من خلال ارتداء هذا" الغلاف المغناطيسي magnetic coat "، يمكننا تحويل أي أشياء إلى روبوت والتحكم في حركته". و أضاف :"يمكن للرذاذ إم M-spray الذي طورناه أن يلتصق بالجسم المستهدف و" ينشط "الجسم عند تحريكه بواسطة مجال مغناطيسي."

يبلغ سمك الطبقة الرقيقة التي يشكلها الرذاذ إم M-spray أقل من ربع مليمتر ، و الذي يقول الفريق إنه مفتاح للحفاظ على شكل و حجم الجسم الأصلي.

لقد أظهر الفريق النهج باستخدام خيوط قطنية و أغشية رقيقة و أنابيب بلاستيكية كأجسام انطلاق ، و التي أصبحت روبوتات صغيرة ناعمة قادرة على المشي و الزحف والتدحرج بمساعدة مجال مغناطيسي. إلا أن المثير للاهتمام ، أن طريقة الحركة لا يتم تثبيتها على الحجر بمجرد وضع الطلاء.


إعادة البرمجة متاحة تماماً

يمكن في الواقع إعادة برمجة وضع الحركة عند الطلب عن طريق ترطيب الطلاء المتصلب و تحويله إلى مادة تشبه الغراء. و بعد ذلك ، و من خلال تطبيق مجال مغناطيسي قوي ، يمكن إعادة توزيع الجسيمات المغناطيسية داخل الغلاف وإعادة تنظيمها ، مما يغير طريقة تفاعل الروبوت مع المجال المغناطيسي.

و قد أظهر الفريق ذلك من خلال تغيير الميللي روبوت نفسه من حركة تشبه اليرقة إلى حركة أبطأ شبيهة بالكونسرتينا  concertina-like

(آلة موسيقية صغيرة ، عادة ما تكون متعددة الأضلاع ، يتم عزفها عن طريق التمدد والضغط بين اليدين ، لتشغيل منفاخ مركزي ينفخ الهواء فوق القصب ، كل نغمة تصدر بواسطة زر) ،

كوسيلة للضغط من خلال فجوة ضيقة.و في تجربة أخرى ، قام الباحثون بتغطية قسطرة (أنبوب) في رذاذ إم ، و أعادوا برمجة وضع الحركة الخاص بها أثناء الطيران لجعلها تؤدي دوراً سلساً وحاداً ، مما قد يساعد في تجنب التسبب بالأذى عند إدخال هذه الأجهزة الطبية في جسم الإنسان.

كما أعقب ذلك تجارب في الجسم الحي ، شملت كبسولات مطلية برذاذ إم وأرانب مخدرة.

حيث تم إعطاء الأرانب الكبسولات وتتبعها الفريق أثناء تحركها عبر المعدة بالتصوير الشعاعي ، و ذلك قبل إذابة الغلاف عندما وصلت الكبسولات إلى الموقع المستهدف. و قد أصبح هذا ممكناً بفضل تركيبة الرذاذ إم  M-spray التي تمكنها من التفكك إلى مسحوق تحت مجال مغناطيسي أو بيئات حمضية.

يقول شين Shen : 

" إن جميع المواد الخام الخاصة بالرذاذ إم M-spray ، وبالتحديد PVA والغلوتين وجزيئات الحديد ، متوافقة حيوياً. كما أن الغلاف المفكك يمكن أن يمتصه جسم الإنسان أو يفرزه."

 


مجال الاستخدام

إلى جانب التطبيقات الطبية الحيوية ، يرى الفريق مجموعة من الاستخدامات المحتملة لهذه التكنولوجيا.

حيث قال الدكتور شين Shen:" إننا نأمل أن تساهم إستراتيجية البناء هذه في تطوير وتطبيق الميلي روبوتات millirobots  في مجالات مختلفة ، مثل النقل النشط ، وأجهزة الاستشعار المتحركة والأجهزة ، لا سيما فيما يتعلق بالمهام في مساحة محدودة".

المشاركة على واتساب متوفرة فقط في الهواتف