Ученые создали умных микророботов, адаптирующихся к окружающей среде

В будущем пациенты смогут проглатывать крошечных роботов для доставки лекарств непосредственно к больной ткани. К этому ведут исследования, проводимые в EPFL и ETH Zurich.

Ученые под руководством Селмана Сакара (EPFL) и Брэдли Нельсона (ETH Zurich) вдохновлялись бактериями для создания умных, гибких и биосовместимых микророботов. Эти устройства могут плавать в жидкостях и менять форму при необходимости, что позволяет им проходить через узкие кровеносные сосуды и сложные системы без потери скорости или маневренности. Они сделаны из гидрогелевых нанокомпозитов с магнитными наночастицами, что позволяет управлять ими с помощью электромагнитного поля.

В статье в Science Advances ученые описывают метод программирования формы робота для легкого перемещения через плотные, вязкие или быстродвижущиеся жидкости.

Воплощенный интеллект

Для решения проблем миниатюризации ученые использовали метод складывания, основанный на оригами. Их новая стратегия передвижения задействует воплощенный интеллект — альтернативу классическим вычислениям, выполняемым встроенными электронными системами.

«Наши роботы имеют особый состав и структуру, позволяющие адаптироваться к характеристикам жидкости, в которой они движутся. Например, при изменении вязкости или осмотической концентрации они меняют форму, чтобы сохранить скорость и управляемость, не теряя контроля над направлением движения», — говорит Сакар.

Эти деформации можно запрограммировать заранее для максимальной производительности без громоздких сенсоров или приводов. Роботами можно управлять с помощью электромагнитного поля или позволить им самостоятельно перемещаться по полостям, используя поток жидкости. В любом случае они автоматически примут наиболее эффективную форму.

«Природа создала множество микроорганизмов, меняющих форму при изменении условий среды. Этот базовый принцип вдохновил наш дизайн. Ключевой задачей было разработать физику, описывающую интересующие нас изменения, и затем интегрировать её с новыми технологиями производства», — говорит Нельсон.

Помимо повышенной эффективности, этих миниатюрных мягких роботов также можно легко и недорого производить. Сейчас команда работает над улучшением их способности плавать в сложных жидкостях, подобных тем, что есть в человеческом теле.