Voor het eerst lukte het onderzoekers van het Surgical Robotics Laboratory van de Universiteit Twente om twee microrobots te laten samenwerken om passieve objecten in 3D-omgevingen op te pakken, te verplaatsen en in elkaar te zetten. Deze doorbraak opent nieuwe mogelijkheden voor veelbelovende biomedische toepassingen.
Stel je voor dat je ergens in je lichaam een operatie nodig hebt, maar het deel onmogelijk is te bereiken voor een chirurg. In de toekomst opereren een paar robots die kleiner zijn dan een zoutkorrel misschien wel je lichaam. Deze microrobots werken dan samen om allerlei complexe taken uit te voeren. “Het is bijna magie”, zegt Franco Piñan Basualdo, auteur van de publicatie.
Onderzoekers van de Universiteit Twente lieten succesvol twee van deze magnetische microrobots van één millimeter groot verschillende handelingen uitvoeren. Als een goed geoliede machine pakten de microrobots kleine kubussen op, verplaatsten deze of stapelden ze op. Uniek aan deze prestatie is de 3D-omgeving waarin de robots dit deden. Niet alleen omhoog, omlaag en van links naar rechts, maar ook van voren naar achter.
Prof. Sarthak Misra
Het was een hele uitdaging om dit voor elkaar te krijgen. Net zoals gewone magneten aan elkaar plakken als ze te dicht bij elkaar komen, doen deze kleine magnetische robots hetzelfde. Dit betekent dat ze niet te dicht elkaar kunnen komen, of ze plakken aan elkaar. Maar de onderzoekers van het Surgical Robotics Laboratory lukten het om deze natuurlijke aantrekkingskracht in hun voordeel te gebruiken. Met een op maat gemaakte controller kon het team de individuele robots bewegen, maar ook besturen hoe ze op elkaar reageerden.
De microrobots zijn biocompatibel, wat inhoudt dat het geen schadelijke reacties veroorzaakt in het menselijk lichaam. Ze zijn te besturen in moeilijk bereikbare en zelfs afgesloten omgevingen. Dit maakt ze veelbelovend voor biomedische studies en toepassingen. “We kunnen biomedische monsters op afstand manipuleren zonder ze te besmetten. Dit kan bestaande procedures verbeteren en de deur openen naar nieuwe”, zegt Piñan Basualdo.
Link magazine september/oktober 2023. Thema: de heilige graal van volledige digitale integratie. Lees Link magazine digitaal of vraag een exemplaar op bij mireille.vanginker@linkmagazine.nl
Dr. Franco Piñan Basualdo is postdoctoraal onderzoeker bij het Surgical Robotics Laboratory. Zijn onderzoeksinteresses omvatten micro-robotica, contactloze besturing, zwermrobotica, actieve materie en microfluïdica en grensvlakverschijnselen.
Dit onderzoek werd uitgevoerd in het Surgical Robotics Laboratory. Prof. Sarthak Misra, hoofd van het laboratorium, richt zich op de ontwikkeling van innovatieve oplossingen voor een breed scala aan klinisch relevante uitdagingen, waaronder biomedische beeldvorming, automatisering van medische procedures en de ontwikkeling van microrobotica.
Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het Europese RĔGO project (Horizon Europe programma), dat gericht is op de ontwikkeling van een innovatieve set AI-gestuurde, microgrote, ongebonden, stimuli-responsieve zwermen robots. Hun bevindingen zijn gepubliceerd in een artikel met de titel ‘Collaborative Magnetic Agents for 3D Microrobotic Grasping’ in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Intelligent Systems. De publicatie is open-access en kan online worden gelezen.
