17 feb. 1999
2 minuten
De kleinste micro-elektronische robot ter wereld is 0,8 mm lang, 0,8 mm breed en 0,14 mm hoog, heeft een twin-jet-motor en verkrijgt de benodigde energie draadloos. De microrobot is ontwikkeld voor medische toepassingen, bijvoorbeeld voor het gericht toedienen van medicatie of voor de diagnose van ziekten binnen een organisme.
De robot is ontwikkeld door de TU’s in Chemnitz en Dresden, IFW Dresden en de Chinese Academie van Wetenschappen Changchun. Nature Electronics doet verslag van de ontwikkeling.
Al meer dan tien jaar is er belangstelling bij wetenschappers uit verschillende disciplines voor microrobot- en micromotorisch onderzoek. Met name het concept van een medische mini-onderzeeër met een eigen bestuurbare aandrijving heeft herhaaldelijk zowel fundamenteel als toegepast onderzoek gestimuleerd. Het doel hiervan is om een volledig bestuurbare micro-elektronische robot te ontwikkelen. Er bestaan al chemisch aangedreven micromotoren, maar dit zijn zeer eenvoudige systemen die geen elektrische energie of micro-elektronische eenheden aan boord hebben. Een gerichte aansturing van de microrobots is daarom niet mogelijk.
Dit is nu veranderd. De nieuwe microbot heeft een ingebouwd energiesysteem, waardoor hij verschillende taken kan uitvoeren. Het systeem is manoeuvreerbaar in een wateroplossing en kan op afstand worden bediend. Ook heeft de robot een lichtbron en een micro-arm die draadloos van stroom kan worden voorzien.
Op afstand bestuurbaar
"Bijna tien jaar geleden kwamen mijn team en ik op het idee om kleine chemische aandrijvingen te combineren met micro-elektronische componenten om twee disciplines samen te brengen die tot dan toe weinig gemeen hadden", zegt onderzoeksleider Oliver Schmidt. "Het is prachtig om te zien dat dit idee tot stand is gekomen en het nu experimenteel kan worden gerealiseerd in een eerste, vereenvoudigde vorm."
De voortstuwingseenheid bestaat uit opgerolde microbuizen die stuwkracht genereren door het onder druk uitstoten van zuurstofbellen. De onderzoekers kunnen dit proces thermisch aansturen. Door luchtbellen in een van de twee microbuizen te creëren, kan de microrobot in verschillende richtingen gestuurd worden. De onderzoekers produceerden het complete micro-elektronische systeem uit een combinatie van polymeergebaseerde nanomembranen. De constructie is mechanisch flexibel en maakt de opname van elektronische componenten en bestuurbare actuatoren mogelijk. In de laatste fasen maakte het team een dunne laag van een thermoresponsief polymeer en introduceerde het als een actuator aan het ene uiteinde van het microrobotsysteem. Door de instelbare gelokaliseerde temperatuurstijging of -daling is het mogelijk om de thermoresponsieve microarm te openen en te sluiten om kleine voorwerpen te grijpen en los te laten.
Elektrische energie in een microrobot
Omdat de microrobot energie nodig heeft, maar niet simpelweg kan worden opgeladen via een stopcontact, wordt een systeem voor draadloze energieoverdracht gebruikt. Dit systeem bestaat uit een externe zender en een ingebouwde ontvangerspoel. De energie wordt overgedragen door inductie, vergelijkbaar met hoe een mobiele telefoon draadloos kan worden opgeladen. Het is voor het eerst dat de draadloze transmissie van elektrische energie gebruikt kan worden in zo’n kleine microrobot.
Momenteel wordt de microrobot verder doorontwikkeld, zodat de robot in de toekomst in het menselijk lichaam kan worden gebruikt.
Anderen lazen ook
