Разработана технология индивидуального управления микророботами при помощи мини-силовых полей

Группа исследователей из университета Пурду (Purdue University), при помощи технологии, которую можно охарактеризовать термином «мини-силовое поле», разработала технологию индивидуального управления перемещениями микророботов. Заметим, что все ранее разработанные технологии управления микророботами при помощи магнитных и других полей позволяют контролировать лишь синхронное движение групп микророботов, что значительно сужает количество областей использования таких технологий. Новая же технология позволит использовать микроскопические машины в медицине, в науке, в производстве миниатюрной электроники и микроэлектромеханических машин.

«Мы стремились дать каждому из роботов возможность независимого передвижения, именно так они смогут работать совместно над выполнением одной общей задачи» — рассказывает Дэвид Каппеллери (David Cappelleri), — «Теперь таких роботов можно рассматривать как муравьев, которые совместными усилиями могут поднимать и перемещать весьма массивные предметы. При этом, вся масса роботов может быть разделена на группы, занимающиеся выполнением своих собственных задач».

«Микророботы настолько малы, что нет никакой возможности поместить внутрь их собственный двигатель и источник энергии» — рассказывает Каппеллери, — «Все подобные роботы приводятся в действие энергией из внешнего источника и магнитное поле как раз и является одним из таких источников. А использование матрицы миниатюрных катушек позволяет нам формировать мини-силовые поля любой степени сложности, заставляющие двигаться микророботов по заданному пути».

Микророботы, используемые в данной технологии, являются миниатюрными дисками, диаметром около 2 миллиметров, из магнитного материала. Однако в дальнейшем будет возможно сократить размеры микророботов до 250 микрон, до размера, сопоставимого с размером частички пыли.

В предыдущих технологиях управления микророботами использовались магнитные катушки, установленные по периметру рабочей области, внутри которой эти роботы могли функционировать. Однако, такой метод создания глобального магнитного поля не очень хорошо подходит для реализации индивидуального управления отдельными микророботами. Поэтому исследователи пошли другим путем. Они, при помощи технологий, используемых для производства электронных печатных плат, создали матрицу микрокатушек, диаметр которых равен 4 миллиметрам. Для каждой катушки обеспечивается индивидуальное управление направлением и силой текущего через нее электрического тока. Компьютер системы управления рассчитывает необходимые траектории перемещения микророботов, определяет последовательность включения и параметры тока через отдельные катушки. И после этого каждый микроробот начинает перемещаться при помощи сил магнитного притяжения или отталкивания.

Основной целью, для чего создавались технологии управления микророботами, является производство микроэлектромеханических устройств. Такие микророботы должны будут справиться с процессом сборки сложных устройств из различных компонентов, размеры которых не позволяют увидеть их невооруженным глазом. И эта задача является весьма и весьма сложной. Кроме этого, микророботы могут быть использованы для решения задач другого класса, к примеру, для сортировки и манипуляции с живыми клетками, для поисков злокачественных клеток и т.п. И в данном случае микрокатушки, управляющие движениями роботов, могут быть установлены прямо на дне чашки Петри.

В настоящее время ученые работают над проблемой миниатюризации всех компонентов системы управления движением микророботов, пытаясь при их помощи собрать компоненты опытных микроэлектромеханических устройств. И основным препятствием в реализации всего этого являются так называемые силы Ван-Дер-Вальса, силы притяжения между молекулами, которые особо сильно проявляются на микроуровне и становятся причиной увеличения трения, сил, которые мешают движению микророботов.