Mikrobots können Räume durchqueren, in denen Drohnen nicht fliegen können, und Wissenschaftler stellen sich eine Zukunft vor, in der diese noch kleiner gebauten Geräte in Blutgefäße eingesetzt werden könnten, um bei Operationen zu helfen.
Winzige Roboterwanzen in der Entwicklung für medizinische Hilfe
Von Lisa Rapaport
28. März 2022 -- Wenn Ärzte jemanden nicht leicht erreichen können - sei es in einem Kriegsgebiet oder bei einer Naturkatastrophe - werden Roboterwanzen entwickelt, die zu Hilfe kommen sollen.
Das liegt daran, dass die gleichen Eigenschaften, die einige Insekten zu invasiven Schädlingen machen - wie ihre winzige Größe und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Umgebungen - sie zu idealen medizinischen Helfern machen können, wenn Ärzte nicht leicht zu den Patienten gelangen können.
Ingenieure haben Prototypen von Roboterwanzen gebaut, die die Bewegungen von Insekten nachahmen, so dass sie in enge Räume eindringen und dort überleben können, wo Lebewesen dies nicht können. Diese Krabbeltiere wurden mit künstlichen Muskeln gebaut, einem Verfahren, das es den Robotern ermöglicht, sich zu biegen, zu krümmen und zu bewegen, indem sie über Oberflächen springen, wie es viele Insekten tun.
"Es ist so, als würde man einen Pfeil in einen Bogen laden und abschießen - die Roboter halten sich fest, um Energie aufzubauen, und geben sie dann in einem impulsiven Ausbruch frei, um vorwärts zu springen", sagt Dr. Ravi Shankar, Professor für Wirtschaftsingenieurwesen an der Universität Pittsburgh, dessen Labor die Forschung leitete.
Das Ingenieurteam hat eine gebogene Form entwickelt, die es den Käfern ermöglicht, Energie zu speichern, um schnelle Bewegungen auszuführen. Dadurch können die Roboter mit nur wenigen Volt Strom betrieben werden.
Das Team veröffentlichte die Ergebnisse der ersten Tests ihrer Prototyp-Roboterwanzen in der Zeitschrift Advanced Materials Technologies. Zum jetzigen Zeitpunkt besteht ihr größter Erfolg darin, dass sie einen Weg gefunden haben, wie sich die heuschreckengroßen Roboter mit Hilfe künstlicher Muskeln schnell und präzise bewegen können - eine Technologie, die sich normalerweise eher wie eine Schildkröte als ein Hase bewegt.
Vielseitige Bewegungen und eine leichte Struktur sollten es diesen Robotern ermöglichen, sich in einem breiten Spektrum von Gelände zu bewegen, egal ob es sich um Wanderdünen, felsige Klippen oder unruhige Gewässer handelt, sagen die Ingenieure.
In einem Katastrophenszenario könnten diese Roboter eingesetzt werden, um Verletzte an schwer zugänglichen Stellen zu finden, Blut abzunehmen, die Temperatur zu messen oder andere grundlegende Beurteilungen vorzunehmen, sagt Shankar. Und sie könnten medizinische Miniaturgeräte mitbringen, um vor Ort Erste Hilfe zu leisten.
Ingenieure arbeiten daran, die Mikrobots noch kleiner zu machen, damit sie wendiger sind und in schwieriges Gelände vordringen können.
"Die Möglichkeiten vervielfachen sich, wenn wir kleinere Versionen dieser Bugs entwickeln oder Schwärme solcher Bots einsetzen können", sagt Shankar. "Die zugrundeliegenden Mechanismen, die wir hier untersucht haben, können um mindestens eine weitere Größenordnung miniaturisiert werden."
Stellen Sie sich mikroskopisch kleine Roboterwanzen vor, die sich in Blutgefäßen bewegen. Sie könnten bei Operationen helfen, sagt Shankar, oder Muskelgewebe bilden, das mit dem menschlichen Körper kompatibel ist, um bei der Behandlung oder Reparatur von Verletzungen zu helfen.
"Sobald wir den Millimeter- oder Submillimeterbereich erreichen, ergeben sich ungewöhnliche Möglichkeiten für die Betätigung und Manipulation im menschlichen Körper", sagt er.
Im Moment ist dies noch reine Spekulation, basierend auf einem vielversprechenden Prototyp, der sich im Labor gut bewegt. Aber, so Shankar, "einige dieser Ideen sind es, die uns motivieren, weiterzumachen.
