Nanorobots

El disseny dels robots a l'escala micro o nano, té a veure amb la simplicitat. Perquè simplement, no hi ha espai per a motors complexos o sistemes d'actuació. Amb prou feines hi ha espai per a qualsevol electrònica, per no parlar de les bateries.

Per tot això els robots per poder nedar dins la sang o al voltant dels ulls, de manera que molt sovint estan impulsats pels camps magnètics. No obstant això, els camps magnètics poden atraure qualsevol cosa del seu entorn. Per tant el camp magnètic, en general, és millor per al control d'un sol robot. O millor dit, un microrobot.

Idealment, seria bo que els robots poguessin nedar per si mateixos. En aquests sentit, els micro-scallop podrien ser la resposta.

Quan estem pensant en microswimmers robòtics fem referència a la comprensió dels fluids (en concret, fluids biològics) ja que treballen a escales molt petites. La sang no es comporta com ho fa l'aigua. Per això la sang és el que s'anomena un fluid no newtonià. Això significa que la sang es comporta de manera diferent (canvia la viscositat) en funció de la quantitat de força que està exercint sobre ella. L'exemple clàssic d'un fluid no newtonià és la massilla, que es pot elaborar mitjançant la barreja d'una part d'aigua amb dues parts de pasta.

La sang  actua com un líquid fins que exerceix un munt de força (per exemple, quan s'està tractant d'empènyer les nostres mans una contra l'altra) en aquest mateix moment, la viscositat augmenta fins al punt en què és gairebé sòlid.

Aquests fluids no newtonians representen la major part de la matèria líquida que ha passat pel cos (sang, líquid articular, globus ocular, etc.) que, encara que sembli més complicat de nedar a través de la sang, és en realitat una oportunitat pels nanorobots.

Heus aquí el per què
A escales molt petites, els actuadors robòtics tendeixen a ser simplistes i recíprocs. És a dir, es mouen enrere i endavant, en canvi els motors fan aquest mateix moviment a base de canviar voltes i voltes, com seria el cas d'un motor tradicional. A l'aigua (o en un altre fluid newtonià), és difícil fer un simple robot natació de moviments recíprocs, perquè el moviment d'anada i de tornada exerceix la mateixa quantitat de força en les dues direccions, i el robot només es mou una mica cap endavant i una mica cap enrere. Els microorganismes biològics generalment no fan servir moviments recíprocs de moure's en els fluids.


No obstant això, si estem tractant amb un fluid no newtonià, aquesta regla (en realitat és un teorema anomenat Scallop Theorem) ja no s'aplica, la qual cosa significa que ha de ser possible utilitzar els moviments recíprocs per desplaçar-se.



Aquests robots són veritables nedadors. Aquesta versió en particular està impulsada per un camp magnètic extern, però es tracta només de proporcionar energia d'entrada, i no d'arrossegar el robot voltant directament com altres microrobots fan. I hi ha un munt de tipus d'actuadors recíprocs a microescala que podrien utilitzar-se, com piezoelèctrics, tires bimetàl·liques, aliatges amb memòria de forma o polímers de calor o de la llum.

Els investigadors diuen que l'Scallop és més d'un "règim general" per microrobots en lloc d'un micro-robot específic que no pretén fer res en particular. Serà interessant veure com evoluciona aquest disseny, de manera que és d'esperar que alguna cosa que es pot injectar en un mateix podria arreglar tot el que podria ser dolent pel cos humà.



Font: IEEE Spectrum