Robot koji mijenja oblik i može se prebacivati između tekućeg i čvrstog stanja kako bi se kretao u nezgodnim okruženjima bez kompromisa u pogledu snage, zvuči kao opis zlog robota T-1000 iz popularnog holivudskog blockbustera Terminator 2, no nije riječ o znanstvenoj fantastici, nego o velikom ostvarenom napretku znanstvenika.
Riječ je o malim robotima inspiriranim morskim krastavcima i hobotnicama, koji mogu prevladati uobičajena ograničenja isključivo krutih ili tekućih robota te stoga imaju potencijal pružiti veću korisnost u područjima kao što je sklapanje elektronike, ali i u medicinskoj primjeni, prenosi Zimo.
Znanstvenici su natjerali te robote da se kreću preeko prepreka, uklanjaju ili dostavljaju predmete na modelu ljudskog želuca, pa čak i pretvaraju u tekućinu kako bi pobjegli iz kaveza prije nego što se vrate u svoj izvorni humanoidni oblik (svojevrsna posveta ranije spomenutom T-1000 robotu). Istraživanje vezano za to objavljno je u znanstvenom časopisu Matter.
Dajući robotima mogućnost prebacivanja između tekućeg i čvrstog stanja, to im daje više funkcionalnosti, ističe Chengfeng Pan inženjer s Kineskog sveučilišta u Hong Kongu.
Postoje mnoge potencijalne upotrebe za male robote koji mogu obilaziti mjesta koja su premala ili zamršena da bi ljudi mogli upravljati s tipičnim alatima, od delikatnih popravaka do ciljane isporuke lijekova. Tvrdi materijali u tom smislu nisu najbolji za snalaženje u ograničenim prostorima ili uskim kutovima, dok su mekani, fleksibilniji roboti obično slabi i teže ih je kontrolirati.
Kako bi pronašli kompromis, Pan, njegov kolega Qingyuan Wang te njihov tim sa Sveučilišta Sun Yat-sen u Kini potražili su inspiraciju u prirodi i pronašli je u morskim krastavcima i hobotnicama. Morski krastavci mogu promijeniti krutost svojih tkiva kako bi poboljšali nosivost i ograničili fizičku štetu. Hobotnice pak mogu promijeniti krutost svojih krakova za kamuflažu, manipulaciju predmetima i kretanje.
Inspiracija iz prirode
Kako bi dizajnirali robota koji može učiniti nešto slično, kineksi znanstvenici potražili su netoksičan materijal koji može lako mijenjati agregatno stanje iz krutog u tekuće na temperaturi okoline. Pronašli su ga u galiju, mekom metalu koji ima talište od samo 29,76 stupnjeva Celzija pri standardnom tlaku, odnosno samo nekoliko stupnjeva ispod prosječne temperature ljudskog tijela. Drugim riječima, galij možete rastopiti samo držeći ga u ruci.
Znanstvenici su napravili galijevu matricu s magnetskim česticama, stvarajući ono što nazivaju magnetoaktivni prijelazni stroj između čvrste i tekuće faze.
Magnetske čestice ovdje imaju dvije uloge. Jedna je ta da čine materijal osjetljivim na izmjenično magnetsko polje, tako da možete, putem indukcije, zagrijati materijal i uzrokovati faznu promjenu. No, magnetske čestice također daju robotima mobilnost i sposobnost kretanja kao odgovor na magnetsko polje, kaže Carmel Majidi, strojarska inženjerka sa Sveučilišta Carnegie Mellon i isto tako jedna od autorica istraživanja.
Nakon uspješnog testiranja reverzibilnosti agregatnog stanja, znanstvenici su proveli svoje male robote kroz niz drugih testova. Tako su njihovi roboti mogli preskakati male opkope, penjati se preko prepreka te se čak i podijeliti kako bi obavljali kooperativne zadatke pomičući objekte prije rekombiniranja i ponovnog prelaska u kruto stanje.
Istražili su i praktične primjene. Napravili su model ljudskog želuca i natjerali robota da proguta i ukloni maleni predmet koji se nalazio u njemu, a nakon toga je robot napravio i obrnutu operaciju, isporučujući predmet u želudac. Znanstvenici smatraju kako bi objee metode mogle biti korisne u medicinskoj primjeni, prva za odstranjivanje stranih predmeeta, a druga za specifičnu dostavu lijekova u tijelu.
Njihovi roboti popravljali su i strujne krugove. Mogli su navigirati i topiti se na strujnim krugovima kako bi djelovali kao vodič i lem te djelovati i kao pričvršćivač, cureći u navojne utičnice za vijke i skrućujući se, obavljajući funkciju vijka, bez potrebe za djelovanjem izvana.
Primjena u stvarnom svijetu?
No, za primjenu u stvarnom svijetu, te robote treba malo doraditi. Budući da je temperatura ljudskog tijela viša od tališta čistog galija, primjerice, robot dizajniran za biomedicinske svrhe mogao bi imati matricu legure na bazi galija koja bi povisila talište uz zadržavanje funkcionalnosti. To je nešto što tek treba detaljno istražiti, kažu znanstvenici, piše Zimo.
Budući rad trebao bi dodatno istražiti kako bi se ti roboti mogli koristiti u biomedicinskom kontekstu. Ono što pokazujemo samo su jednokratne demonstracije, dokazi koncepta, ali bit će potrebno mnogo više studija da se istraži kako bi se to zapravo moglo koristiti za isporuku lijekova ili za uklanjanje stranih tijela, poručuje Majidi.