أدمغة إلكترونية تتيح لمايكرو روبوتات ذكية أن تمشي

فريق من الباحثين في جامعة كورنيل قام بتثبيت أدمغة إلكترونية على روبوتات تعمل بالطاقة الشمسية ويبلغ حجمها 100 إلى 250 ميكرومتر، مما يسمح لهم بالسير بشكل مستقل دون التحكم الخارجي.

نشرت ورقة البحث الجديدة بعنوان “الروبوتات الدقيقة مع التحكم الرقمي على متن الطائرة” في مجلة ساينس روبوتيكس.

قامت مجموعات من الباحثين بالفعل بتطوير آلات دقيقة قادرة على الزحف والسباحة والطي والقيام بأشياء أخرى. ومع ذلك، كانت الأسلاك دائمًا تستخدم لتوليد الحركة وتوفير التيار الكهربائي، أو كان لازماً توجيه حزم الليزر إلى مواقع محددة على الروبوت.

إيتاي كوهين هو أستاذ الفيزياء.

“في الماضي، كنا مجبورين حرفياً للتعامل مع هذه “الخيط” من أجل الحصول على أي رد فعل من الروبوت،” يقول البروفيسور كوهين. “لكن الآن لدينا هذه الأدمغة على متن الطائرة، إنه مثل إزالة الخيط من العرائس. إنه مثل عندما يكتسب بينوكيو الوعي.”

يمكن أن تساعد التطورات الجديدة على إطلاق جيل جديد من الأجهزة الدقيقة التي يمكنها القيام بأشياء مثل تتبع البكتيريا، وتحديد المواد الكيميائية، ومكافحة الملوثات، وأكثر من ذلك.

كان الفريق يتألف من باحثين من معامل كوهين، وأليوشا ماونار، أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية؛ وبول ماكوين، أستاذ العلوم الفيزيائية. والمؤلف الرئيسي للورقة هو الباحث ما بعد الدكتوراه مايكل رينولدز.

ما هي الأدمغة الإلكترونية

الأدمغة الإلكترونية التي يتحدث الفريق عنها هي دارة ساعة شبه موصل أكسيد الفلز (CMOS) تتكون من ألف транزستور ومصفوفة من الدايودات والمقاومات والملفات. مع الدائرة المتكاملة CMOS، يمكن توليد إشارة لتحديد سلسلة من ترددات الموجة المربعة المتفاوتة التي تحدد مشية الروبوت. ساق الروبوت هي محركات بلاطينية، وكلا الدائرة وساق الروبوت مدفوعان بالطاقة الشمسية.

“في النهاية، سوف يسمح لنا القدرة على التواصل بأمر مع الروبوت بتقديم تعليمات له، وسوف يحدد الدماغ الداخلي كيفية تنفيذها،” يقول كوهين. “ثم سنكون نحن في محادثة مع الروبوت. قد يخبرنا الروبوت بشيء عن بيئته، ثم قد نرد بتحديد موقع له وقول له ‘حسناً، اذهب هناك وجرب أن تفهم ما يحدث.'”

الروبوتات ذات الحجم الكبير التي تحتوي على إلكترونيات CMOS على متن الطائرة هي أكبر بحوالي 10,000 مرة من هذا الروبوت الجديد، والذي يمكنه أيضًا السير بسرعات أسرع من 10 ميكرومتر في الثانية.

أدى الإجراء التصنيعي المبتكر الذي طوره الفريق إلى منصة يمكن أن تساعد باحثين آخرين على تزويد روبوتات دقيقة بمحاكاتهم الخاصة، والتي قد تشمل كاشفات كيميائية أو عيون φωتوولتية تساعد الروبوتات على التنقل عن طريق اكتشاف التغيرات في الضوء.

“ما يسمح لنا هذا بالتخيل هو روبوتات دقيقة معقدة للغاية وذات وظيفة عالية وبرمجة متكاملة، لا فقط مع محركات، ولكن أيضًا مع حساسات،” يقول رينولدز. “نحن متحمسون للتطبيقات في الطب – شيء يمكنه التحرك في الأنسجة وتحديد الخلايا الجيدة وقتل الخلايا السيئة – وفي إعادة التأهيل البيئي، الحياة إذا كان لديك روبوت يعرف كيف يكسّر الملوثات أو يكتشف مادة كيميائية خطرة والقضاء عليها.”