Výzkumníci vyvinuli první mikroskopické roboty schopné „chodit“

Což je průlom v oblasti robotiky, výzkumníci vytvořili první mikroskopické roboty, které lze ovládat prostřednictvím svých integrovaných polovodičových součástí. Roboti jsou schopni „chodit“ pouze se standardními elektronickými signály.

Mikroskopické roboty jsou velikosti paramecia a budou sloužit jako základ pro další projekty. Některé z nich mohou zahrnovat komplexní verze se silikonovými inteligentními systémy, hromadnou výrobu takových robotů a verze schopné pohybu lidskými tkáněmi a krví.

Práce byla vedena Cornellovou univerzitou, která zahrnovala Itaiho Cohena, profesora fyziky. Dalšími členy týmu byli Paul McEuen, profesor fyzikálních věd, a Marc Miskin, asistent na Univerzitě v Pensylvánii.

Jejich práce byla zveřejněna 26. srpna v Nature, pod názvem „Elektronicky integrované, hromadně vyráběné, mikroskopické roboty.“

Předchozí nanoscale projekty

Nově vyvinuté mikroskopické roboty byly postaveny na základě předchozích prací Cohena a McEuenova. Některé z jejich předchozích nanoscale projektů zahrnovaly mikroskopické senzory a grafenové origami stroje. 

Nové mikroskopické roboty jsou přibližně 5 mikronů tlusté, 40 mikronů široké a mezi 40 až 70 mikrony dlouhé. Jeden mikron je jeden miliontina metru. 

Každý robot má jednoduchý obvod, který je vyroben ze silikonových fotovoltaických článků a čtyř elektrochemických aktuatorů. Silikonové fotovoltaické články slouží jako trup a mozek, zatímco elektrochemické aktuary slouží jako nohy.

Ovládání mikroskopických robotů

Abyste mohli ovládat roboty, výzkumníci blikají laserovými pulsy na různých fotovoltaických článcích, z nichž každý tvoří samostatný soubor nohou. Roboti jsou schopni chodit, když se laser přepíná mezi předními a zadními fotovoltaickými články.

Roboty fungují pouze při nízkém napětí 200 milivoltů a spotřebovávají pouze 10 nanowattů energie. Materiál je silný pro tak malé objekty a lze je vyrábět paralelně, protože jsou konstruovány pomocí standardních litografických procesů. Na jednom čtyřpalcovém křemíkovém waferu může být kolem 1 milionu robotů.

Tým nyní zkoumá, jak udělat roboty výkonnější prostřednictvím elektroniky a výpočetní techniky. 

Je možné, že budoucí verze mikrorobotů budou schopny fungovat ve smečkách a dokončovat úkoly, jako je restrukturalizace materiálů, sešívání krevních cév nebo budou odeslány do lidského mozku. 

“Ovládání malého robota je možná tak blízko, jako když se můžete zmenšit. Myslím, že stroje, jako jsou tyto, nás vezmou do všech druhů úžasných světů, které jsou příliš malé na to, aby je bylo vidět,” řekl Miskin.

“Tento vědecký průlom poskytuje vzrušující vědeckou příležitost pro zkoumání nových otázek relevantních pro fyziku aktivní hmoty a může nakonec vést k futuristickým robotickým materiálům,” řekl Sam Stanton. 

Stanton je programový manažer pro Armádní výzkumné úřady, které podporovaly výzkum mikroskopických robotů. 

Video Itaiho Cohena, ve kterém vysvětluje technologii, lze nalézt zde.