Les nouveaux mini-robots de NTU Singapore peuvent nager comme des méduses et construire des micro-appareils


De minuscules robots dotés d’une dextérité et d’une maniabilité avancées pourraient avoir des applications dans l’administration de médicaments et la construction de micro-structures.

Des scientifiques de l’Université technologique de Nanyang, à Singapour, ont développé de minuscules robots capables d’effectuer des mouvements de précision lorsqu’ils sont contrôlés à l’aide de champs magnétiques.

Se concentrant sur l’optimisation du mouvement des robots de taille millimétrique dans l’espace tridimensionnel, les chercheurs ont augmenté la précision de la capacité de contrôle disponible le long des trois axes spatiaux ainsi que la rotation entre eux (communément appelée roulis, tangage et lacet).

Sur ces six degrés de liberté, les nouveaux robots miniatures NTU Singapore sont capables de tourner 43 fois plus vite que les générations précédentes dans le sixième degré de liberté critique.

À l’aide d’un ordinateur de contrôle, les scientifiques peuvent faire varier avec précision la force et la direction des champs magnétiques générés par un système de bobine électromagnétique. En incorporant des microparticules magnétiques dans leurs robots miniatures, les chercheurs de NTU Singapour ont pu les contrôler grâce à l’application de ces champs magnétiques.

Ces robots ne sont souvent pas plus gros qu’un grain de riz et peuvent être fabriqués à partir de matériaux « mous » tels que des polymères biocompatibles. Ces matériaux ne sont pas toxiques pour l’homme et sont bien adaptés à l’intégration avec les composants magnétiques.

Les chercheurs ont mis en évidence les applications possibles de cette technologie en présentant un robot inspiré des méduses capable de nager dans l’eau et de franchir une barrière étroite. Ce faisant, ils ont évoqué la possibilité de mettre ces robots au travail dans des endroits difficiles d’accès, tels que des interventions chirurgicales dans le cerveau ou l’administration de médicaments ailleurs dans le corps.

Un autre « robot de préhension » a assemblé une structure tridimensionnelle en moins de cinq minutes, soit 20 fois plus rapidement que les générations précédentes de mini-robots. Cela visait à démontrer une application potentielle dans la fabrication et l’établissement de « micro-usines ».

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La recherche a été publiée dans la revue Advanced Materials en mai 2021 et a fait la couverture de son numéro du 10 juin.

Lum Guo Zhan, auteur principal de l’étude et professeur adjoint à la School of Mechanical and Aerospace Engineering de NTU Singapore, a déclaré que la percée était la découverte d’un troisième et dernier vecteur principal « insaisissable » des champs magnétiques appliqués, qui est nécessaire pour contrôler de telles machines.

« En comprenant parfaitement la physique de ces robots miniatures, nous sommes désormais en mesure de contrôler avec précision leurs mouvements », a déclaré Lum.

Il a affirmé que la méthode de fabrication proposée par son équipe peut magnétiser des mini-robots pour produire des couples de six degrés de liberté supérieurs à ceux des appareils existants.

« Nos résultats sont donc essentiels et représentent une avancée significative pour les technologies robotiques à petite échelle », a ajouté Lum.

Les doctorants Xu Changyu et Yang Zilin, co-auteurs de la recherche, ont déclaré : « Outre la chirurgie, nos robots peuvent également être utiles dans des applications biomédicales telles que l’assemblage de dispositifs de laboratoire sur puce pouvant être utilisés pour des diagnostics cliniques en intégrant plusieurs processus de laboratoire sur une seule puce.

L’équipe de recherche vise désormais à rendre leurs robots encore plus petits, à l’échelle de quelques centaines de micromètres, et à les rendre à terme totalement autonomes.

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