Bradleya Nelsona

Bradleya Jamesa Nelsona
Urodzić się ( 16.05.1962 ) 16 maja 1962 (wiek 60)
Murphysboro, Illinois
Narodowość amerykański
Obywatelstwo Szwajcaria, Stany Zjednoczone Ameryki
Alma Mater Carnegie Mellon University
Nagrody 2019 IEEE RAS Pioneer Award, IEEE Robotics and Automation Society
Kariera naukowa
Pola Robotyka
Instytucje ETH Zurych
Strona internetowa msrl.etz.ch

Bradley James Nelson (urodzony 16 maja 1962) to amerykański robotyk i przedsiębiorca. Od 2002 roku jest profesorem robotyki i systemów inteligentnych na ETH Zurich i jest znany ze swoich badań w dziedzinie mikrorobotyki , nanorobotyki i robotyki medycznej .

W 2005 roku Nelson został wybrany jako jeden z 50 najlepszych liderów naukowych i technologicznych magazynu Scientific American za swoją pracę nad praktycznymi zastosowaniami nanorurek . W 2019 roku otrzymał nagrodę IEEE RAS Pioneer Award od IEEE Robotics and Automation Society, „W uznaniu wybitnego wkładu w mikro i nano robotykę”. Jest współzałożycielem Aeon Scientific AG, Femtotools AG, OphthoRobotics AG, Magnes AG, Oxyle AG i MagnebotiX AG.

Edukacja

Kariera

Nelson zajmował stanowiska w Motoroli i Honeywell oraz służył w Korpusie Pokoju Stanów Zjednoczonych w Botswanie w Afryce Południowej . Po uzyskaniu doktoratu z Carnegie Mellon University w 1995, Nelson został adiunktem na University of Illinois w Chicago , przeniósł się na University of Minnesota jako profesor nadzwyczajny w 1998. W 2002 Nelson został profesorem zwyczajnym robotyki i inteligentnych systemów na ETH Zürich, Szwajcaria.

Badania

Wideo zewnętrzne
video icon „Budowanie robotów medycznych, wielkości bakterii: Bradley Nelson na TEDxZurich” , 28 listopada 2012 r., wykłady TEDx
video icon „Roboty wielkości bakterii do precyzyjnego dostarczania leków: Bradley Nelson” , 8 sierpnia 2016 r., Światowe Forum Ekonomiczne
video icon „How can we dostęp do chirurgii dla wszystkich na świecie?: Dr. Bradley Nelson na TEDxSelnau” , 24 maja 2018 r., TEDx Talks

Nelson ma ponad trzydzieści lat doświadczenia w dziedzinie robotyki. Specjalizuje się w nanotechnologii i rozwoju mikroskopijnych robotów do użytku w medycynie i innych zastosowaniach. Jest szczególnie znany ze swojej pracy nad tworzeniem miękkich, inspirowanych biologią, elastycznych architektur.

We wczesnych badaniach w ETH Zurich naukowcy z Instytutu Robotyki i Inteligentnych Systemów (IRIS), kierowani przez Nelsona, opracowali robota do gry w nanopiłkę nożną na boisku wielkości ziarnka ryżu. Międzynarodowe imprezy demonstracyjne RoboCup Nanogram były wspierane przez amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST) w latach 2007, 2008 i 2009. Celem było opracowanie mikrorobotów, które mogłyby wykonywać zadania związane z piłką nożną, jako demonstracja wykonalności wytwarzania mikroelektromechanicznych systemów (MEMS) na chipach półprzewodnikowych. Rezonansowy robot magnetyczny Zurychu, czyli „Magmite”, miał 300 μm (0,012 cala) długości i można go było napędzać do przodu, włączać bieg wsteczny oraz skręcać w lewo iw prawo. Do poruszania robota po płaskiej powierzchni wykorzystano pola magnetyczne. ETH Zurich zajął pierwsze miejsce w konkursie RoboCup Nanogram 2007 i był jednym z dwóch zespołów, które z powodzeniem wystąpiły w konkursie 2009.

W 2009 roku Nelson i jego zespół badawczy zostali uznani przez Księgę Rekordów Guinnessa za stworzenie „najbardziej zaawansowanego mini robota do użytku medycznego”, robota o długości około 20 μm (0,00079 cala) z wirującymi wiciami, skonstruowanego z materiałów półprzewodnikowych i sterowanego za pomocą magnesu. pole. Podobnie jak wiele robotów Nelsona, w kształcie pręta został zainspirowany formą biologiczną, w tym przypadku bakterią Escherichia coli . Pola magnetyczne wpływają na orientację „ wici ” robota , powodując jego ruch. Zewnętrzne pola magnetyczne są generowane za pomocą ośmiu elektromagnesów, które pozwalają operatorowi mikrorobota przesuwać go wzdłuż osi x, y i z w dowolnym kierunku. Rozwój systemów nanoelektromechanicznych (NEMS) może wymagać nowych materiałów i może wiązać się z unikalnymi efektami występującymi w nanoskali, roboty Nelsona w kształcie prętów wymagały opracowania materiału, który byłby bardzo wrażliwy na pola magnetyczne, wykonanego przez połączenie pierwiastków kobaltu i samaru .

Takie roboty zostały przetestowane w ciele szklistym oka pod kątem dostarczania leków do siatkówki . Mikroroboty zostały również wyspecjalizowane w raportowaniu poziomu tlenu w siatkówce poprzez uwalnianie barwnika fluorescencyjnego, który zanika w tempie wskazującym na obecność tlenu. Inne możliwe obszary, które zostały zasugerowane do zastosowań medycznych, to serce , drogi moczowe , jelito cienkie i mózg , do których trudno dotrzeć. Uzdatnianie wody i oczyszczanie środowiska to również możliwe obszary zastosowań, w których można wykorzystać nanoboty.

Wykorzystanie specjalistycznych drukarek 3D umożliwia opracowywanie nowych rodzajów materiałów do zastosowania w mikrorobotach, takich jak polimery . Od 2015 roku Nelson i Christofer Hierold współpracowali nad opracowaniem robota wykonanego z biokompatybilnego biopolimeru , który może rozpuścić się w ciele po wykonaniu zadania robota.

We współpracy z zespołem kierowanym przez Selmana Sakara z Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), zespół Nelsona opracował roboty typu microswimmer o miękkiej architekturze, których konstrukcja obejmuje techniki składania podobne do japońskiego origami . Projekt naśladuje zdolność mikroorganizmów do zmiany kształtu w odpowiedzi na zmieniające się warunki środowiskowe. Robot składa się z wielowarstwowej struktury różnych hydrożeli , które różnie reagują na warunki środowiskowe, takie jak pH , temperatura czy światło. W odpowiedzi na takie zmiany biopolimery rozszerzają się lub kurczą, powodując zmianę kształtu robota. Projekt został zainspirowany Trypanosoma brucei , przyczyną śpiączki . Bakteria ma długi, wąski kształt do poruszania się w płynach ustrojowych i krótki, zwarty kształt, którym dociera do obszaru docelowego.

We współpracy z Danielem Ahmedem z ETH Zurich, Nelson opracował magnetyczne koraliki, których ruch może być prowadzony pod prąd płynu. Kulki wykonane są z hydrożelowego nanokompozytu zawierającego cząsteczki tlenku żelaza i polimeru . Każdy koralik ma średnicę 3 μm (0,00012 cala). „Rój” lub skupisko kulek o szerokości od 15 μm (0,00059 cala) do 40 μm (0,0016 cala) mikrometrów można prowadzić za pomocą kontrolera magnetycznego. Roje kulek badano za pomocą szklanych rurek wypełnionych płynem, aby symulować rodzaje warunków, które można znaleźć w naczyniach krwionośnych o grubości od 150 μm (0,0059 cala) do 300 μm (0,012 cala). W ten sam sposób, w jaki ktoś podróżujący w górę rzeki może przytulać się do brzegów, gdzie prąd jest wolniejszy, naukowcy obsługujący mikrokulki trzymają je blisko boków szklanych rurek. Używają ultradźwięków, aby przesunąć skupisko mikrokulek w kierunku ściany rury, oraz wirującego pola magnetycznego, aby przesunąć rój pod prąd.

Systemy mikrorobotyczne Nelsona były również wykorzystywane przez Hannesa Voglera, Ueli Grossniklausa i innych naukowców z Wydziału Biologii Roślin i Mikrobiologii w Zurychu do badania mechanizmu pułapkowania muchołówki ( Dionaea muscipula ). Naukowcy odkryli nieznany wcześniej mechanizm, za pomocą którego roślina łapie zdobycz, a pojedynczy powolny dotyk powoduje zamknięcie pułapki na muchy. Byli w stanie matematycznie modelować odchylenie kątowe i progi prędkości związane z mechanizmem przyciągania.

Honory i nagrody

Nelson otrzymał wiele nagród za swoją pracę w dziedzinie robotyki, nanotechnologii i biomedycyny.

  • 2020 Nagroda Szejka Hamdana bin Rashida Al Maktouma w dziedzinie nauk medycznych
  • 2019 IEEE RAS Pioneer Award, IEEE Robotics and Automation Society, „W uznaniu wybitnego wkładu w mikro i nano robotykę”
  • Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych 2016 dla zaawansowanych (Soft Micro Robotics lub SOMBOT)
  • 2014 Pierwsze miejsce: Mobile MicroRobot Challenge, ICRA
  • Księga Rekordów Guinnessa 2012 w kategorii „Najbardziej zaawansowany mini robot do użytku medycznego”.
  • Grant Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych 2011 dla zaawansowanych (mikrorobotyka i nanomedycyna, BOTMED)
  • 2011 Stypendysta IEEE, IEEE ROBOTICS & AUTOMA
  • 2010 Stypendysta ASME, Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników
  • Drużyna ETH Zurich 2009, pierwsze miejsce: RoboCup Nanogram Soccer
  • Drużyna ETH Zurich 2007, pierwsze miejsce: RoboCup Nanogram Soccer
  • 2005 Scientific American 50: Zwycięzcy i współtwórcy SA 50, Scientific American
  • 1999 McKnight Land-Grant Profesura w dziedzinie inżynierii mechanicznej, University of Minnesota

Bibliografia

Książki

  •   Zhang, Mingjun; Nelson, Bradley; Felder, Robin, wyd. (2007). Podstawy i zastosowania automatyzacji nauk przyrodniczych . Boston: Dom Artecha. ISBN 9781596931053 .

Dokumenty tożsamości

Grupa badawcza Nelsona zdobyła kilkanaście nagród dla najlepszych artykułów na różnych międzynarodowych konferencjach iw międzynarodowych czasopismach. Przyznane nagrody papierowe są wskazane po informacji o cytowaniu.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Historia mówiona

Rozmowy i media

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Bradley_Nelson&oldid=1139750897 ”