Microbots kunnen door ruimtes vliegen waar drones niet kunnen komen, en wetenschappers zien een toekomst waarin deze apparaatjes, nog kleiner gemaakt, kunnen worden toegevoegd aan bloedvaten om te assisteren bij operaties.
Kleine robot-insecten in ontwikkeling voor medische hulp
Door Lisa Rapaport
28 Maart, 2022 -- Wanneer dokters iemand niet gemakkelijk kunnen bereiken -- of het nu in een oorlogsgebied is of bij een natuurramp -- worden robot insecten ontworpen om te hulp te schieten.
Dat komt omdat dezelfde dingen die sommige insecten zo'n invasief ongedierte maken - zoals hun kleine formaat en weerstand tegen ruwe omgevingen - hen ideale medische hulpverleners kunnen maken wanneer artsen niet gemakkelijk bij patiënten kunnen komen.
Ingenieurs hebben prototypes gebouwd van robotkevers die de bewegingen van insecten nabootsen zodat ze in kleine ruimtes kunnen komen en overleven waar levende wezens dat niet kunnen. Deze kruipende insecten werden gebouwd met behulp van kunstmatige spiertechnologie, een proces dat de robots in staat stelt om te buigen, te buigen en te bewegen door over oppervlakken te springen zoals veel insecten doen.
"Het is te vergelijken met het laden van een pijl in een boog en ermee schieten - de robots houden zich vast om energie op te bouwen en laten die dan los in een impulsieve uitbarsting om naar voren te springen," zegt Ravi Shankar, PhD, een professor in industriële engineering aan de universiteit van Pittsburgh wiens lab het onderzoek leidde.
Het ingenieursteam kwam met een gebogen vorm die de insecten in staat stelt energie op te slaan om snelle bewegingen te voeden. Hierdoor kunnen de robots functioneren met slechts een paar volt aan elektriciteit.
Het team publiceerde resultaten van vroege tests van hun prototype van robotkevers in het tijdschriftAdvanced Materials Technologies. In dit stadium is hun belangrijkste succes dat ze een manier hebben gevonden om de robots ter grootte van een krekel met snelheid en precisie te laten bewegen met behulp van kunstmatige spieren, een technologie die doorgaans meer beweegt als een schildpad dan als een haas.
Veelzijdige bewegingen en een lichtgewicht structuur moeten deze robots in staat stellen om een breed scala van terreinen te bereizen, of het nu gaat om verschuivende zandduinen, rotsachtige kliffen of woelig water, aldus de ingenieurs.
In een rampscenario kunnen deze robots worden ingezet om gewonden te vinden op moeilijk bereikbare plaatsen, bloed af te nemen, temperaturen op te nemen of andere basisbeoordelingen te doen, aldus Shankar. En ze zouden medische miniatuurapparatuur kunnen binnenbrengen om eerste hulp te bieden in het veld.
Ingenieurs werken eraan om de microbots nog kleiner te maken, zodat ze wendbaarder zijn en op moeilijk begaanbaar terrein kunnen komen.
"De mogelijkheden nemen toe als we kleinere versies van deze insecten kunnen ontwikkelen of zwermen van dergelijke bots kunnen gebruiken," zegt Shankar. "De onderliggende mechanismen die we hier bestudeerden, kunnen met minstens nog een orde van grootte worden geminiaturiseerd."
Denk aan microscopische robot-insecten die in bloedvaten bewegen. Ze zouden kunnen helpen bij operaties, zegt Shankar, of spierweefsel kunnen vormen dat compatibel is met het menselijk lichaam om verwondingen te helpen behandelen of herstellen.
"Zodra we de millimeter- of submillimeterschaal bereiken, ontstaan er ongewone mogelijkheden voor aandrijving en manipulatie binnen het menselijk lichaam," zegt hij.
Voorlopig is dit slechts speculatie, gebaseerd op een veelbelovend prototype dat goed beweegt in een laboratorium. Maar, zegt Shankar, "sommige van deze ideeën motiveren ons om door te gaan."
