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Ingestible Origami-Roboter, gesteuert durch Magnetfelder

Ingestible Origami-Roboter, gesteuert durch Magnetfelder

Forscher am MIT entwickelten einen winzigen einnehmbaren Origami-Roboter, der sich aus einer gefrorenen Kapsel entfaltet, die, wenn sie von Magnetfeldern gesteuert wird, über den Magen und die Darmauskleidung kriechen kann, um gefährliche Fremdkörper zu entfernen oder eine Wunde zu flicken.

Forscher am MIT, an der University of Sheffield und am Tokyo Institute of Technology haben kürzlich einen unglaublich kleinen Roboter demonstriert, der sich innerhalb eines menschlichen Körpers manipulieren kann, ohne dass Drähte oder Kabel benötigt werden, was die Steuerung erheblich erleichtert. Der Roboter kann Fremdkörper entfernen, die sich festgesetzt haben, oder zum Ausbessern von Wunden verwendet werden. Der neue Origami-Roboter wurde auf der Internationalen Konferenz für Robotik und Automatisierung vorgestellt.

Ingestible Origami-Roboter, die durch simulierten menschlichen Darm reisen [Bildquelle: MIT]

"Es ist wirklich aufregend zu sehen, wie unsere kleinen Origami-Roboter etwas mit potenziell wichtigen Anwendungen für das Gesundheitswesen tun."

sagt Rus, der auch für das MIT-Labor für Informatik und künstliche Intelligenz (CSAIL) verantwortlich ist.

„Für Anwendungen im Körper benötigen wir ein kleines, steuerbares Robotersystem ohne Kabel. Es ist wirklich schwierig, einen Roboter zu steuern und im Körper zu platzieren, wenn der Roboter an einem Haltegurt befestigt ist. "

Obwohl der Roboter nicht der erste seiner Art ist und der Nachfolger eines anderen Roboters ist, der im Jahr zuvor auf einer anderen Konferenz vorgestellt wurde, sind Design und Funktion des Roboters völlig anders. Der winzige Roboter besteht aus Schweinedarm und wird mit einer „Stick-Slip“ -Bewegung angetrieben, bei der seine Gliedmaßen während der Bewegung unter Reibung an einer Oberfläche haften bleiben. Er gleitet jedoch, wenn der Körper gebeugt wird, und verändert die Gewichtsverteilung, wodurch er sich bewegt nach vorne.

Da der Roboter jedoch für die Arbeit in einer Flüssigkeit ausgelegt ist, kommt ein Großteil seines Schubes vom Antrieb durch Drücken gegen die Flüssigkeit.

"In unserer Berechnung werden 20 Prozent der Vorwärtsbewegung durch Antrieb von Wasser - Schub - und 80 Prozent durch Stick-Slip-Bewegung ausgeführt."

„In diesem Zusammenhang haben wir das Konzept und die Eigenschaften der Flosse aktiv eingeführt und auf das Karosseriedesign angewendet, was sich im relativ flachen Design zeigt.“

Der Roboter ist außerdem unglaublich flexibel, kann in einer Kapsel gefaltet und eingefroren werden, wo er aufgenommen werden kann, und kann im Körper wieder in seine rechteckige Form gebracht werden. Es wird von einem Magneten gesteuert, der auf sich ändernde Magnetfelder an der Außenseite des Körpers reagiert und seine Bewegung steuert. Mit demselben Magneten werden metallische Gegenstände, z. B. eine Batterie, aus der Auskleidung gehoben, wo sie keinen Schaden anrichtet.

Allein in den USA vorbei 3.500 Knopfbatterien werden jährlich geschluckt. Unter normalen Umständen passieren die Batterien den Verdauungstrakt ungehindert. Gelegentlich kommen sie jedoch über einen längeren Zeitraum mit den Geweben im Magen oder in der Speiseröhre in Kontakt, wo die Exposition einen elektrischen Strom verursacht, der Hydroxid erzeugt, das Verbrennungen des Weichgewebes verursacht. Die Batterie formt sich dann in die Auskleidung, wo sie sich festsetzt, bis sie medizinisch entfernt wird. Dies ist ein potenziell gefährlicher Vorgang, der auf alle in der Umgebung vorhandenen Bakterien zurückzuführen ist. Die für das Projekt verantwortlichen Ingenieure entwickelten einen cleveren Plan, mit dem der Origami-Roboter die Batterie sicher entfernen kann, ohne dass ein weiterer potenziell gefährlicher medizinischer Eingriff erforderlich ist.

Das Team experimentierte mit einem Stück Schinken und legte eine Batterie darauf.

„Innerhalb einer halben Stunde war die Batterie vollständig in den Schinken eingetaucht. Das hat mir klar gemacht, dass dies wichtig ist. Wenn Sie eine Batterie in Ihrem Körper haben, möchten Sie diese wirklich so schnell wie möglich ausschalten. “

Bradley Nelson, Professor für Robotik an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich, sagt

„Dieses Konzept ist sowohl sehr kreativ als auch sehr praktisch und geht auf elegante Weise auf klinische Bedürfnisse ein. Es ist eine der überzeugendsten Anwendungen von Origami-Robotern, die ich je gesehen habe. “

Der Roboter wird in medizinischen Anwendungen eingesetzt, wird jedoch viel mehr Tests und Modifikationen unterzogen, da die Ingenieure weitere Sensoren und einen Selbstantriebsmechanismus sowie eine Kamera hinzufügen möchten. Die Ingenieure hoffen, dass eine kleinere Version in der Lage ist, kleine Bereiche präziser zu erreichen, um beispielsweise Tumore zu entfernen oder Medikamente direkt an bestimmte Stellen zu verabreichen.

[Bildquelle: MIT]

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Geschrieben von Maverick Baker


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