Nanorobots e Microrobots - le Applicazioni Potenziali sono Emozionanti, Molte Sfide Restano Indirizzare

Il Professor Chiodino a testa laterale Nelson, Istituto di Robotica e dei Sistemi Intelligenti, ETH Zürich, Svizzera
Autore Corrispondente: bnelson@ethz.ch

Nanorobots rimane nel regno della fantascienza, sebbene gli sforzi di ricerca relativi a robotica su scala ridotta stiano cominciando a avvicinarsi a queste dimensioni. Nanorobots è robot che sono nanoscale nella dimensione o grandi robot capaci di manipolazione degli oggetti che hanno dimensioni nell'intervallo del nanoscale con risoluzione di nanometro. La manipolazione di Nanorobotic è una tecnologia permettente per i Sistemi di NanoElectroMechanical o NEMS. NEMS con i materiali e le strutture novelli del nanoscale permetterà a molti nuovi nanosensors e nanoactuators.

Microrobots è commputer intelligenti che funzionano ai disgaggi del micron. Il Professor Chiodino a testa laterale Nelson ed i suoi colleghi All'Istituto di Robotica e dei Sistemi Intelligenti recentemente ha dimostrato tre tipi distinti di microrobots di progressivamente più di piccola dimensione che senza fili sono alimentati e gestiti dai campi magnetici1. Questi robot graduati micron da costruzione e assmebled tramite gli strumenti ed i trattamenti sviluppati dai ricercatori del DIAFRAMMA. Molti di questi sistemi sono utilizzati per prospezione robot all'interno dei domini biologici, quale nell'indagine sulle strutture molecolari, sui sistemi cellulari e sul comportamento complesso dell'organismo.

Microrobot accanto ad una mosca di frutta

Per i microrobots del più grande disgaggio, il µm 2mm - 500, IRIDA le unità tridimensionali microassemble dei ricercatori da materiale ferromagnetico. Questi microrobots rispondono precisamente alle coppie di torsione ed alle forze generate dai campi magnetici e dai gradienti di campo2.

Nel µm 500 - un intervallo di 200 µm, i ricercatori del DIAFRAMMA hanno sviluppato un trattamento per microfabricating i robot che raccolgono l'energia magnetica proveniente dai campi d'oscillazione deboli (1-6mT, 2-5kHz) facendo uso di una tecnica di risonanza3.

Ancora agli a scala ridotta, giù alle dimensioni del micron, i ricercatori del DIAFRAMMA hanno sviluppato i microrobots che si sono riferiti a come Flagelli Batterici Artificiali (ABF) che sono di simili dimensione e forma come flagelli batterici naturali e che nuotano facendo uso di una strategia elicoidale di nuoto del simile Numero di Reynolds basso. ABF sono fatti da un trattamento di sottili pellicole di auto-scrolling ed egualmente usano un campo magnetico debole (1-6mT), ma uno che gira piuttosto che oscillano4,5.

La novità di questi tre “microrobots„ è che sono tutti unità minuscole che possono essere gestite precisamente con l'altrettanto come sei gradi di libertà. Poiché la distanza da cui queste strutture possono provenire controllate è relativamente grande, le strutture possono non solo essere usate come strumenti per la manipolazione delle altre strutture del nanoscale e del micro quali le celle e le molecole, simili alle tecniche dell'intrappolamento della particella, ma possono anche servire da veicoli per la consegna mirata a alle posizioni in profondità all'interno del corpo umano. Il micro e i nanorobots sono tutto non sferici. Di Conseguenza, sia la loro posizione che l'orientamento possono essere precisamente controllati, rimuovendo una limitazione corrente dell'intrappolamento della particella.

Microrobot su un penny degli Stati Uniti

Mentre le applicazioni potenziali di queste unità sono emozionanti, molte sfide restano indirizzare. Per functionalize queste unità e per migliorare le loro capacità di prestazione, le emissioni fondamentali nel gioco di forze di superficie di ruolo devono essere affrontate; la biocompatibilità deve essere assicurata; il caricamento e la diffusione delle biomolecole devono essere studiati; e le interazioni con e la manipolazione del tessuto e le macromolecole devono essere considerate, per nominare ma alcune delle sfide rimanenti.

C'è molto eppure fare.


Riferimenti

1. J.J. Abbott, K.E. Peyer, M.C. Lagomarsino, L. Zhang, L.X. Dong, I.K. Kaliakatsos, B.J. Nelson, “Come Dovrebbe la Nuotata di Microrobots?„ Giornale Internazionale di Ricerca in Robotica, Luglio 2009.
2. K.B. Yesin, K. Vollmers e B.J. Nelson, “Modellare e controllo dei biomicrorobots untethered in un ambiente fluido facendo uso dei campi elettromagnetici,„ Giornale Internazionale di Ricerca in Robotica, Volume 25, Pp. 527-536, 2006.
3. K. Vollmers, D.R. Frutiger, B.E. Kratochvil, B.J. Nelson, “microactuator magnetico sonoro Wireless per i microrobots mobili untethered„, Lettere di Fisica Applicata, Volume 92, No. 14, 2008.
4. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, B.E. Kratochvil, D.J. Bell, D.J. e B.J. Nelson, “flagelli batterici Artificiali: Montaggio e controllo magnetico,„ Lettere di Fisica Applicata, Volume 94, Febbraio 2009.
5. L. Zhang, J.J. Abbott, L.X. Dong, K.E. Peyer, B.E. Kratochvil, H.X. Zhang, C. Bergeles, B.J. Nelson, “Caratterizzando i Beni di Nuoto dei Flagelli Batterici Artificiali„, Lettere Nane, Volume 9, No. 10, Ottobre 2009, Pp. 3663-3667.

Copyright AZoNano.com, il Professor Brad Nelson (Istituto di Robotica e dei Sistemi Intelligenti, ETH Zürich)

Date Added: Dec 13, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:17

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit