La micromecánica nació
——El nacimiento de los microrobots a finales del siglo XX Los científicos predicen que el mayor campo científico del siglo XX será el micromundo, con el. Creación de micromáquinas más pequeñas que la punta de una aguja, un nuevo campo científico. Los microrobots se han convertido en el orgullo de la humanidad.
¿Qué tamaño tiene un robot como microrobot? En los años 80, el profesor Lin Hui de la Universidad de Tokio en Japón lo definió así: de 1 mm a 10 mm es una máquina pequeña, de 10 micras a 1 mm es una máquina pequeña. una micromáquina, y de 10 nanómetros a 10 micrones son máquinas ultramicro, denominadas colectivamente micromáquinas. El tamaño de los microrobots puede ser del nivel micrométrico o incluso submicrónico, el peso puede ser tan ligero como nanogramos y la precisión del procesamiento puede alcanzar el nivel micrométrico o nanométrico.
Una empresa japonesa ha utilizado micropiezas para instalar un microcoche de conducción. Tiene el tamaño de un grano de arroz y el diámetro del motor electrostático es de sólo 1-2 micras. Esta empresa también ha fabricado un microtorno accionable, que tiene sólo una diezmilésima parte del tamaño de un torno normal. El gusano de pulgada con inteligencia artificial fabricado por la empresa tiene sólo 5,5 mm de diámetro. Se dice que en un futuro próximo, este tipo de gusano de inteligencia artificial podrá arrastrarse por las tuberías sinuosas de las centrales nucleares para encontrar grietas en las tuberías.
Wolfgang Eifeld, físico del Instituto Alemán de Microtecnología, ha desarrollado un helicóptero bimotor que pesa menos de 0,5 gramos y puede elevarse 130 mm en el aire. Su micromotor de alto rendimiento tiene una potencia de 1 vatio y puede alcanzar 100.000 revoluciones por minuto, pero es tan grande como la punta de un lápiz afilado. Este helicóptero del tamaño de una avispa todavía está lejos de ser práctico, pero demuestra de manera convincente que con el tiempo se utilizarán micromotores extremadamente pequeños para accionar pantallas electrónicas, relojes, microcomputadoras, escáneres láser e instrumentos microquirúrgicos, etc.
Para fabricar microrobots, la tecnología industrial original es completamente inaplicable. Las micromáquinas deben tener piezas muy pequeñas, y la fabricación de dichas piezas requiere materiales, métodos de procesamiento y ensamblaje, y se deben desarrollar nuevas tecnologías. Texas Instruments de Estados Unidos utiliza el proceso de grabado para fabricar obleas de silicio para fabricar sistemas microelectromecánicos extremadamente pequeños: MEMS. La tecnología MEMS es una tecnología de micromecanizado de circuitos integrados que integra controladores, dispositivos de transmisión, sensores, controladores y fuentes de alimentación en obleas de silicio policristalino de varios milímetros cúbicos, logrando así micromáquinas mecatrónicas. Algunos prototipos de MEMS se han utilizado ampliamente en Estados Unidos, Japón y Alemania. Por ejemplo, en millones de automóviles se ha instalado un sensor de detección automática con un diámetro tan pequeño como un cabello. Cuando detecta un impacto, automáticamente expande la bolsa de aire para proteger al conductor y a los pasajeros.
Los científicos han descubierto que la fiabilidad y robustez de las micromáquinas son asombrosas. Los Laboratorios Bell de Estados Unidos hicieron vibrar una micromáquina 2 mil millones de veces sin dañarla en absoluto, porque era tan liviana que no se dañaría como si se arrojaran trozos de papel al suelo.
Las milagrosas perspectivas de las micromáquinas han despertado gran atención y gran interés por parte de los científicos, por lo que surgió una disciplina emergente: la micromecánica.
En octubre de 1991, Japón invirtió 170 millones de dólares para desarrollar una cápsula similar a un microsubmarino que contenía un robot de bolsillo. El diámetro de la cápsula es de sólo 8,5 mm, como un pequeño submarino. Si se ingiere en el estómago, puede observar y analizar el estado del estómago y utilizar un control remoto para controlar el funcionamiento del programa informático de la cápsula. Cuando se encuentran lesiones, aún pueden después de realizar el tratamiento y completar la tarea de tratamiento, se excretarán con las heces sin causar ningún daño al cuerpo humano.
Otro tipo de microcatéter producido en Japón tiene sólo 5 mm de diámetro y tiene una cámara y una máquina láser en el extremo, y un robot en el interior del tubo. El tubo se puede insertar a través de la piel hasta un vaso sanguíneo o hasta la vesícula biliar o el páncreas. Después de que el robot ingresa al cuerpo humano, puede usar su cámara para mostrar claramente las condiciones dentro del cuerpo humano en la pantalla del televisor para que los médicos hagan un diagnóstico correcto. El robot en el cuerpo también puede usarse directamente para el tratamiento.
El profesor Hiro Kenjun y otros de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Tokio en Japón han desarrollado un robot que puede ingresar al cerebro humano para realizar cirugía. En realidad, es una pequeña aguja con un pequeño bisturí láser adherido y un dispositivo que absorbe el tejido.
Durante la operación, al ver la imagen tridimensional compuesta de la cabeza de rayos X y tomografía computarizada, se determinan el sitio quirúrgico y el ángulo y la profundidad de la inserción de la aguja. Cuando la aguja se inserta en la posición adecuada, la operación comienza debajo. control por computadora. Este dispositivo se ha puesto en uso clínico desde 1994.
Para garantizar la seguridad de la cirugía, el cirujano ocular estadounidense Charles trabajó con un laboratorio para desarrollar un sistema mecánico para prevenir los temblores de las manos durante la cirugía en 1996 y diseñó un robot para reemplazar los movimientos de la mano humana. Cuando el médico mueve el joystick 1 centímetro, el bisturí mecánico solo se mueve 1 milímetro, haciendo que los movimientos quirúrgicos sean sutiles y precisos y evitando accidentes. Charles esperaba que el bisturí estuviera en el mercado dentro de dos años.
Un dispositivo desarrollado por Paula de la Universidad de Minnesota en Estados Unidos puede caminar en los vasos sanguíneos, infundirse en sangre humana y también puede monitorear continuamente la concentración de glucosa en la sangre de pacientes diabéticos y administrar insulina a paciente.
En la Universidad Carnesegie Mellon de Pittsburgh, alguien ha inventado un microimpulsor que puede utilizarse en pacientes con aterosclerosis. Su paleta impulsora es más delgada que un cabello. Cuando se coloca en sangre humana, el impulsor gira a medida que la sangre fluye.
Varios robots de bolsillo que pueden entrar en el cuerpo humano se han vuelto increíblemente pequeños; su papel en la medicina era inimaginable para la gente hace medio siglo.