В Philips научились управлять сложными магнитными роботами

Ученые из исследовательских подразделений компании Philips разработали технологию управления сложными роботами с помощью магнитного поля. Статья опубликована в Science Robotics.

Идея использовать магнитное поле для управления роботами сама по себе не нова, но такой метод накладывает определенные ограничения на дизайн роботов. Как правило, управляемое магнитным полем устройство построено по простому принципу «магнитное поле двигает магнит», поскольку до сих пор подобные технологии не позволяли добиться управления несколькими близко находящимися актуаторами или отдельными роботами. Это, в свою очередь, ограничивает потенциальное применение таких роботов в медицине для одновременной и слаженной работы внутри организма.

Исследователи из Philips нашли способ решить проблему и представили технологию, которая позволяет по-разному управлять разными магнитными актуаторами в зависимости их положения в пространстве. Суть метода заключается в том, что внутри генератора магнитного поля исследователи оперируют несколькими парами катушек, выступающими в качестве источников внешнего магнитного поля. В том месте, где магнитные поля от разных источников встречаются, образуется зона низкой индукции магнитного поля, и именно эта зона используется для управления отдельно взятым роботом или актуатором.

Авторы разработали магнитные актуаторы на основе винтов с магнитными кольцами — при вращении источника магнитного поля такой винт с кольцом вкручивается или выкручивается, работая как линейный актуатор. При сильном повышении общей индукции магнитного поля магнитные актуаторы на основе винтов блокируются, после чего вращение источников магнитного поля вызывает вращение только того винта с магнитом, который находится в зоне низкой индукции — таким образом исследователи достигают точечного управления актуаторами, расположеными на расстоянии до трех миллиметров друг от друга.

Работоспособность своего метода исследователи продемонстрировали экспериментально на нескольких примерах. В частности, они показали независимое управление пятью разными пластиковыми винтами, управление относительно сложным роботом с пятью независимыми актуаторами, а также управление капсулами с условным «радиоактивным» веществом. 

Такой подход, по словам авторов, позволяет реально использовать технологию магнитного управление в медицине. Например, для брахитерапии — вид радиотерапии с помощью расположенных в разных местах опухоли источников излучения. При этом с помощью магнитного поля можно прицельно управлять активацией и деактивацией радиоактивных капсул.

Ранее управление роботами с помощью магнитного поля демонстрировалось только на примере относительно простых устройств. Например в Мэрилендском университете в Колледж-Парке разработали миниатюрных шагающих роботов, в Массачусетском технологическом институте и Мюнхенском техническом университете создали растворимого оригами-робота, а ученые из Хьюстонского университета собрали в томографе медицинскую пушку Гаусса.

Николай Воронцов