Nejmenší roboti jsou dokonalými plavci

Helena Vrecková  |  Technika

Při velikosti několik mikrometrů je pro roboty pohyb v kapalině extrémně složitým úkolem. Vědcům se však podařilo navrhnout efektivního robotického plavce.

Téměř každý den přicházejí vědci s nějakými úspěchy na poli robotiky a umělé inteligence. Roboti chodí, běhají i skáčou do ohromných výšek, a to jak po čtyřech, tak i po dvou končetinách. Existují roboti napodobující plavecký styl medúz nebo roboti, kteří se elegantně vznášejí ve vzduchu. To však stále mluvíme o robotech standardních velikostí se složitou strukturou.

Představte si však robota o velikosti pouhých několik mikrometrů, který se má pohybovat v kapalině. Pohyb ve vodě je pro takového plavce přirovnatelným například k pohybu v medu. Je tedy velmi složité udržet stálý pohyb vpřed. Robot navržený v Technologickém institutu v Georgii není prvním, který se vyvíjí pro pohyb v kapalině při této velikosti. Je však unikátní svou jednoduchou stavbou a využitými materiály (abstrakt studie).

Složité výpočty k vytvoření jednoduchého stroje

K nasimulování pohybu a počítačovému sestavení robota vědecký tým používal složité výpočetní modely, které sledovaly řadu parametrů v závislosti na kombinaci materiálů a výslednou flexibilitu robotického plavce. Podle vědců bylo velmi složité modelovat robota v tomto měřítku. Navíc v závislosti na mnoha faktorech ovlivňujících chování robota v kapalině. Jejich výsledný nasimulovaný model se však nakonec ukázal jako velmi efektivní plavec.

Tělo robota je dlouhé asi 10 mikrometrů a skládá se z nejnovější generace hydrogelů, které jsou flexibilní, a u kterých vědci zaznamenali cyklické změny objemu v závislosti na chemických reakcích či okolní teplotě. Právě tato unikátní vlastnost hydrogelů je určila, aby fungovaly jako chemický motor pro pohyb robota.

Rytmický pohyb hydrogelu rozpohybovává malé klapky na bocích mikro plavce. Přední část robota je vybavena další klapkou, která ovlivňuje směr pohybu. Vědci plánují vytvořit klapku z materiálu, který by reagoval na podněty, jako jsou světlo, teplota a magnetické pole. Kombinace těchto prvků podle vědců zajistí robotovi plynulý a efektivní pohyb.

Pohyb robota umožňuje tělo z hydrogelu fungující jako motor, dvě klapky po stranách a klapka v přední části, citlivá na vlivy okolí, určující směr pohybu plavce. Zdroj: Georgia Tech
Pohyb robota umožňuje tělo z hydrogelu fungující jako motor, dvě klapky po stranách a klapka v přední části, citlivá na vlivy okolí, určující směr pohybu plavce. Zdroj: Georgia Tech

Pomalý, ale spolehlivý

Vědci při simulaci museli testovat různé kombinace velikostí klapek v závislosti na použitém materiálu. Také bylo důležité najít typ pohybu pro robota. Pohyb musel být uzpůsoben mikro velikostem, ve kterých bude robot operovat.

Rychlost robotů však nebude nijak závratná. Podle jednoho ze zakladatelů studie Alexandera Alexejeva, by se měli plavci pohybovat nejvyšší rychlostí kolem několika mikrometrů za sekundu. To však robotům nijak při plnění úkolů vadit nebude. Není totiž třeba velké rychlosti, roboti se budou pohybovat pouze na krátké vzdálenosti.

Z počítačové simulace jen krok k reálnému stroji

Dalším cílem vědců je uvést plavce z teoretické roviny do praktické a ověřit tak své výpočty při pokusech. Sestavení reálného robota by podle vědců nemělo být složité, protože již počítačové simulace nastiňují chování robota v reálných podmínkách. Proto budou experimentátoři ušetřeni složitého testování.

Testování robotů se tedy zaměří především na schopnost nesení a přesouvání nákladu. To je důležité pro využití v lékařství; mikro plavci by tak mohli sloužit k aplikaci léků či v laboratorních systémech. Vědci nevylučují ani práci těchto robotů v rojích, kdy by našli uplatnění jako stavební roboti.

Nejčtenější