Encontrar una forma alternativa de percibir la materia activa programable

En lo que respecta al mundo de la tecnología robótica, la miniaturización avanza rápidamente en todos los campos. En el Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU), un grupo de investigación ha adoptado un nuevo enfoque para examinar un grupo de robots y cómo funcionan como grupos de unidades en movimiento basado en el modelo energético de partículas brownianas.

En el futuro, los pequeños robots que se utilizarán en aplicaciones farmacéuticas y médicas podrán administrar medicamentos en sitios específicos del cuerpo. La física estadística tiene el potencial de contribuir al desarrollo de tales técnicas.

Los hallazgos del estudio del equipo que muestran que puede haber una ruta alternativa para identificar la sustancia activa programable se informan en la revista. Avances de la ciencia.

Grupos de unidades robóticas pueden resolver tareas que una sola máquina no puede resolver sola

Los científicos están buscando nuevas formas de realizar tareas a micro y nanoescala que son difíciles de realizar, especialmente porque la miniaturización de dispositivos y componentes está comenzando a alcanzar límites físicos.

Una de las nuevas opciones que se están considerando es usar grupos de unidades robóticas en lugar de un solo robot para terminar el trabajo.

Las capacidades de resolución de tareas de un robot pequeño están limitadas por su pequeño tamaño.. Pero un grupo de estos robots trabajando juntos puede llevar a cabo tareas complejas con gran éxito..

Thomas Speck, profesor y presidente de estudios, Universidad de Mainz

En este contexto, la física estadística ha demostrado ser adecuada en el sentido de que analiza modelos para explicar cómo tal comportamiento colectivo puede surgir de las interacciones.

El equipo de investigación ha estudiado el comportamiento colectivo de varios robots pequeños disponibles comercialmente. Estos llamados pedipalpos son impulsados ​​por vibraciones internas enviadas a dos filas de diminutas patas.

Dado que la longitud, la forma y la rigidez de las piernas varían ligeramente de un robot a otro, siguen órbitas circulares con un radio específico para cada andador. Estos robots, que observan y se mueven como pequeños escarabajos, tienen forma elíptica y se envían en una nueva dirección cuando chocan entre sí.

Nuestro objetivo era examinar y describir el comportamiento colectivo de estos bots y determinar si se podrían derivar usos potenciales de este. Al mismo tiempo, nosotros, como físicos, también estábamos interesados ​​​​en fenómenos como tales..

Frank Sipers, autor principal del estudio, Universidad Johannes Gutenberg de Mainz

Los científicos pueden observar dos efectos cuando un grupo de robots tiene diferencias con respecto a sus órbitas, es decir, en un grupo que muestra mayor diversidad. Al principio, la infantería necesitaba menos tiempo para explorar el espacio en el que estaban colocados.

Además, cuando estaban contenidos dentro de un espacio cerrado, comenzaron a experimentar una clasificación autorregulada. Dependiendo de su radio orbital, los robots se quedaron en la pared designada o comenzaron a congregarse dentro del espacioso interior.

La física estadística proporciona conocimiento del comportamiento de los grupos.

Sería posible explotar este tipo de actividad para hacer que los robots muevan una carga útil e interactúen con ella, por ejemplo. La velocidad a la que podrán atravesar los espacios aumentará, lo que significa que la carga se entregará antes.. La física estadística puede ayudar a revelar nuevas estrategias que pueden usar los grupos de robots.

Thomas Speck, profesor y presidente de estudios, Universidad de Mainz

El campo de los modelos de materia activa y la robótica abarca varios reinos de los mundos vivos y no vivos donde se puede observar el comportamiento colectivo o el movimiento colectivo.

«Lo que hemos hecho aquí es aplicar la teoría detrás de nuestra comprensión de la agrupación y el enjambre a los sistemas robóticos.Así lo afirmó Frank Sipers de JGU.

El estudio fue apoyado financieramente bajo los auspicios del Centro de Investigación Colaborativo/TRR 146 sobre Métodos de Simulación Multiescala para Sistemas de Materiales Blandos, un proyecto colaborativo que involucra a la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz, TU Darmstadt y el Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG).

Referencia de la revista

Siebers, F., y otros. (2023) Explotación del desorden composicional en grupos de caminantes ligeros. Ciencias predecesor. doi.org/10.1126/sciadv.adf5443.

fuente: https://www.uni-mainz.de/