Nový magnetický systém naviguje mikroroboty bez kamer: Otevírá cestu k průlomům v medicíně a průmyslu

Vědci z Southern Methodist University vyvinuli inovativní systém magnetických cívek, který umožňuje ovládat mikroroboty bez nutnosti neustálého vizuálního sledování jejich polohy.

Vědci z Southern Methodist University vyvinuli inovativní systém magnetických cívek, který umožňuje ovládat mikroroboty bez nutnosti neustálého vizuálního sledování jejich polohy. Toto řešení překonává dlouhodobé omezení v oblasti mikrorobotiky, kde většina systémů spoléhá na kamery nebo zobrazovací nástroje pro monitorování pohybu v reálném čase.

Dosavadní metody jsou často pomalé, nákladné nebo nespolehlivé, zejména v prostředích s omezenou viditelností, jako je vnitřek lidského těla nebo průmyslová potrubí. Nový systém tuto závislost odstraňuje tím, že generuje jednotný gradient magnetického pole, který na mikroroboty působí konzistentní silou, bez ohledu na jejich umístění v pracovním prostoru. Podle hlavního vynálezce Sangwona Leeho to systém činí jednodušším, robustnějším a praktičtějším pro těžko viditelná prostředí, přičemž stále zajišťuje řízený pohyb.

Místo neustálého přizpůsobování sil na základě polohy robota systém zajišťuje, že mikroroboty zažívají stejný magnetický tah v celém poli. To eliminuje potřebu nepřetržitých aktualizací polohy, které byly tradičně klíčové pro přesnou navigaci. Zařízení využívá šest cívek uspořádaných do tří párů podél os X, Y a Z k generování magnetických polí ve třech dimenzích. Systém byl kalibrován pomocí triaxiálního magnetometru pro zajištění přesnosti a pro doladění výkonu vědci použili matematický přístup známý jako Tikhonovova regularizace k výpočtu správného proudu pro každou cívku a zamezení chyb způsobených nesouosostí.

Tým ověřil spolehlivost systému pomocí simulací a reálných testů, které prokázaly 99% shodu mezi předpokládaným a pozorovaným chováním magnetického pole. Tato schopnost řídit mikroroboty bez vizuálního sledování otevírá nové možnosti v medicíně a průmyslu. Je to zvláště významné pro biomedicínské aplikace, kde by mikroroboty mohly potenciálně dodávat léky na přesná místa, provádět minimálně invazivní zákroky nebo diagnostiku v oblastech těla obtížně přístupných tradičními nástroji. Jelikož systém nespoléhá na kamery, mohl by fungovat v prostředích, kde není zobrazování proveditelné, například uvnitř neprůhledných kapalin nebo úzkých, uzavřených struktur.

Výzkumníci nyní zkoumají alternativní způsoby odhadu polohy mikrorobotů pomocí jiných senzorů než kamer, což by mohlo dále zlepšit kontrolu ve složitých prostředích. Tento vývoj představuje posun od systémů silně závislých na sledování k autonomnějším metodám řízení, což potenciálně zjednoduší nasazení mikrorobotů v reálných podmínkách. Studie byla publikována v časopise IEEE Access.