Vědci z celého světa se předhánějí, kdo dřív přijde s nejmodernějším způsobem ovládání robotických zařízení. Jako inovativní je nově považováno řízení a napájení robotů o velikosti lidské buňky světlem. Zásluhu na objevu si připsali čeští odborníci.

Nejnovější objev vědeckých pracovníků z Vysoké školy chemicko-technologické v Praze (VŠCHT) pod vedením RNDr. Ivana Řehoře, Ph.D. ve spolupráci s Ústavem organické chemie a biochemie AV ČR a nizozemskou Univerzitou v Utrechtu se týkal mikrobotů z gelu a zlata navigovaných světlem.

Miniaturní stroje jsou schopny donekonečna – při zachování zdroje světla – vykonávat na úrovni mikrosvěta mechanicky zcela přesné úkony bez nutnosti jakéhokoli invazivního zákroku zvenčí. Výsledky studie byly zveřejněny v časopise Soft Robotics.

Úkony prováděné v mikrosvětě

Tento projekt a mnoho dalších jsou průkopnickými činnostmi v mikroměřítku, tedy v úrovni jednotek či desítek mikronů.

Již dříve bylo prokázáno, že dovednosti robotů, zejména jejich schopnost manipulace, ovlivnila řadu odvětví, jmenovitě automobilový průmysl nebo průmyslovou výrobu obecně.

V budoucnu bychom se tak zřejmě dočkali radikálních změn např. ve výrobě materiálů, biomedicínských aplikacích apod., zkrátka tam, kde bude možné jednoduše, levně, přesně a bezpečně manipulovat jednotlivými buňkami a skládat je do větších funkčních celků.

Sci-fi představy ožívají

Mikroboti z laboratoře českých vědců jsou tvořeni na světlo reagujícími hydrogelovými mikročásticemi. Vyvinuti jsou v procesu nazvaném stop flow litografie a jejich součástí jsou také částice zlata.

„Pokud vyrábíte malého robota, není možné, aby si nesl svůj zdroj energie s sebou. Proto jsou naši roboti napájeni na dálku svazkem světla.

Zlaté částice toto světlo účinně zachycují a přeměňují jej na teplo, které vyvolává vlastní pohyb robota pomocí opakovaných stahů jeho těla,“ popsal Řehoř.

S nápadem využít světlo jako zdroj pohybu se odborníci již setkali, avšak unikátnost práce VŠCHT spočívá v samotné kontrole pohybu robota, jenž se po povrchu plazí tím nejjednodušším možným způsobem, jeho tělo se smršťuje a znovu rozpíná, de facto se pohybuje podobně jako obyčejná žížala.

Zásadní úlohu má v tomto případě nerovnoměrná změna tření mezi robotem a podkladem, po němž se sune.

„Tato změna pochází ze složitých dějů v materiálu robota, jež se během jeho smrštění a roztahování dějí na molekulární úrovni zaplétání a opětovného rozplétání jednotlivých polymerních řetězců, z nichž je vyroben.

V tom je náš systém unikátní, a to nám také umožňuje naprosto jednoduchý systém řízení a navigace robota pouze pomocí míření svazku světla,“ vyzdvihnul studii Řehoř.

Mají mnoho kladů

Mezi obrovské plusy mikrobotů se bezesporu řadí, v porovnání s klasickými přístupy k mikromanipulaci, nízká výrobní cena.

V dnešní době stále převládají nástroje, které využívají „zpřevodování“ makroskopických pohybů do mikroměřítka, jako například přístroje pro asistovanou reprodukci či mikrochirurgii. Jejich cena je však vysoká.

„Naše zařízení k ovládání robotů je mnohem jednodušší než u magnetických robotů a lze jej snadno postavit za 500 euro. Navíc pracujeme na vývoji mikrorobotů, kteří by mohli být jednou napájeni i běžným slunečním světlem a plazili by se kdekoli. Ale to je opravdu budoucnost,“ uzavřel doktor Řehoř.