Швейцарські та британські інженери розробили мікроробота, керованого зовнішнім магнітним полем і здатного самостійно змінювати свою форму при зміні в'язкості навколишнього середовища. Потенційно такі роботи можуть дозволити проводити дослідження всередині людського тіла, а також адресно доставляти ліки до конкретних частин органів. Стаття з описом розробки опублікована в журналі.
У сучасній робототехніці існує окремий напрямок розробки мініатюрних об'єктів, здатних працювати всередині людського організму. Оскільки при розмірі в кілька міліметрів або навіть менше зробити повноцінного робота з власним мотором і джерелом живлення вкрай складно, зазвичай для цієї мети інженери створюють пасивні об'єкти, такі як смужки, керовані зовнішнім магнітним полем. Завдяки впливу поля вони можуть рухатися в певному напрямку і виконувати більш складні дії, такі як захоплення і вивільнення об'єктів. Однак, в деяких випадках, робот також повинен мати можливість діяти самостійно.
Група інженерів під керівництвом Бредлі Нельсона (Bradley Nelson) зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха створила нового мікроробота, який може працювати під керуванням зовнішнього магнітного поля, а також автономно змінює свої характеристики при зміні характеристик навколишньої рідини. Робот являє собою смужку з гідрогелю з включеннями частинок магнетиту. Під час створення роботів дослідники вирізали потрібну їм форму: звичайну смужку або смужку з невеликим відгалуженням, що служить аналогом джгутика бактерій.
Особливість смужок полягає в тому, що на етапі їх створення інженери створювали в них за допомогою магнітного поля нерівномірний розподіл магнітних наночастинок по товщині, через що їх коефіцієнт абсорбції води і набухання відрізнявся. Нерівномірне набухання смужки призводить до її вигину і згортання у форму, яка задається інженерами на етапі створення. Оскільки в смужці знаходяться магнітні наночастинки, їх рухом можна керувати дистанційно, змінюючи параметри магнітного поля.
Після створення безлічі прототипів дослідники провели різні експерименти з ними. Наприклад, вони з'ясували, що орієнтація намагніченості наночастинок під час створення смужок сильно впливає на їх подальшу поведінку під впливом магнітного поля. Наприклад, більший кут розорієнтації намагніченості і напрямку смужки призводить до більшого часу реакції під час поворотів. Крім того, інженери з'ясували, що характер руху робота в рідині сильно змінюється при зміні її в'язкості і при високих рівнях в'язкості середовища робот менше відхиляється від напрямку руху.
Також дослідники з'ясували, що при низькій жорсткості робота він може долати сильно вигнуті канали з діаметром, приблизно рівним його власному. Нарешті, вони встановили, що осмотична концентрація всіх розчинених в рідині частинок також впливає на форму робота і характер його руху через те, що це змінює ступінь набухання одного з його шарів і призводить до зміни форми.
Нещодавно американські інженери навчилися створювати робоски, різні частини яких реагують на зовнішнє магнітне поле різним чином. Для цього вони створили 3D-принтер з електромагнітом навколо друкуючої головки, що дозволяє задавати орієнтацію намагніченості магнітних частинок у матеріалі під час друку.