Крошечные роботы-муравьи поднимают тяжести в 350 раз тяжелее себя

Вдохновляясь примером муравьев, способных совместно преодолевать препятствия и формировать спасательные плоты, ученые исследуют возможности коллективной деятельности роботов. Такой подход повышает устойчивость системы к отказам: даже при выходе из строя отдельных элементов остальные продолжают выполнение задачи до достижения необходимого результата.

Ранее уже разрабатывался рой сферических роботов с точечным контактом. Теперь ученые Университета Ханьян создали команду кубических микророботов с усиленным магнитным сцеплением за счет большей площади контакта граней.

Микророботы, составляющие рой, имеют высоту 600 микрометров и выполнены из композитного материала на основе эпоксидной смолы с добавлением ферромагнитных частиц неодима-железа-бора (NdFeB). Благодаря этому они реагируют на внешнее магнитное поле и могут взаимодействовать друг с другом. Рой собирается сам под действием вращающегося магнитного поля, которое создают два соединенных магнита.

Ученые научили роботов формировать разные фигуры, меняя угол их намагничивания. Благодаря этому они могут складываться в разные конфигурации, и их действиями можно управлять. Для обеспечения единообразной геометрии и стабильных характеристик намагничивания, необходимых для согласованной работы, был разработан экономичный метод массового производства, основанный на литье по форме и последующем намагничивании.

Испытания роев микророботов с различными конфигурациями показали их высокую производительность в решении задач. Так, рои с высоким соотношением сторон преодолели препятствия, в пять раз превышающие их собственную высоту, и успешно перепрыгивали через них, действуя поодиночке.

Кроме того, 1000 микророботов, тесно сгруппировавшись, сформировали единую структуру — плавучий плот, способный держаться на воде и транспортировать таблетку, масса которой в 2000 раз превосходила массу одного робота. Аналогично, на суше рой переместил груз, в 350 раз превышающий вес отдельного робота.

Другой эксперимент показал, как роботы могут очищать заблокированные трубки, имитирующие забитые кровеносные сосуды. Кроме того, используя вращательные и орбитальные тяговые движения, исследователи разработали систему, в которой боты могут контролировать движения мелких организмов.

Проведенные эксперименты, по словам исследователей, подтверждают многофункциональность роев микророботов: они пригодятся в доставке лекарств, транспортировке грузов и медицинской практике. В дальнейшем группа планирует сосредоточиться на совершенствовании автономности роев, в том числе на создании системы управления их движением в реальном времени с обратной связью.