Ηλεκτρονικά “Εγκέφαλοι” Ενεργοποιούν τα Έξυπνα Μικρορόμποτ να Περπατούν

Μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ έχει εγκαταστήσει ηλεκτρονικούς “εγκέφαλους” σε ηλιακά ρομπότ που μετρούν μόνο 100 έως 250 μικρόμετρα σε μέγεθος, επιτρέποντάς τους να περπατούν αυτόνομα χωρίς εξωτερικό έλεγχο.

Το νέο ερευνητικό έγγραφο με τίτλο “Μικροσκοπικά Ρομπότ με Ψηφιακό Έλεγχο,” δημοσιεύθηκε στο Science Robotics.

Ομάδες ερευνητών έχουν ήδη αναπτύξει μικροσκοπικές μηχανές που έχουν την ικανότητα να κινηθούν, να κολυμπήσουν, να διπλωθούν και να κάνουν άλλα πράγματα. Ωστόσο, οι σύρματα χρησιμοποιούνταν πάντα για να παράγουν κίνηση και να παρέχουν ηλεκτρικό ρεύμα, ή τα laser έπρεπε να επικεντρωθούν σε συγκεκριμένες θέσεις των ρομπότ.

Ο Itai Cohen είναι καθηγητής φυσικής.

“Πριν, έπρεπε να χειριστούμε αυτές τις ‘χορδές’ για να λάβουμε οποιαδήποτε απάντηση από το ρομπότ,” λέει ο καθηγητής Cohen. “Αλλά τώρα που έχουμε αυτούς τους εγκέφαλους πάνω, είναι σαν να βγάζουμε τις χορδές από τον μαριονέτα. Είναι σαν όταν ο Πινόκιο αποκτά συνείδηση.”

Οι νέες εξελίξεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εισαγωγή μιας νέας γενιάς μικροσκοπικών συσκευών που μπορούν να κάνουν πράγματα όπως να παρακολουθούν βακτήρια, να αναγνωρίζουν χημικά, να καταπολεμήσουν ρύπους και πολλά άλλα.

Η ομάδα περιελάμβανε ερευνητές από τα εργαστήρια του Cohen, του Alyosha Maoinar, αναπληρωτή καθηγητή ηλεκτρονικής και υπολογιστικής μηχανικής και του Paul McEuen, καθηγητή φυσικής επιστήμης. Ο κύριος συγγραφέας του εγγράφου είναι ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Michael Reynolds.

Τι είναι ο Ηλεκτρονικός “Εγκέφαλος”

Ο ηλεκτρονικός “εγκέφαλος” που μιλάει η ομάδα είναι ένα κυκλωτικό σύστημα complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) που αποτελείται από χιλιάδες τρανζίστορ και einen πίνακα διόδων, αντιστάσεων και tụβλων. Με το εσωτερικό κυκλωτικό CMOS, μπορεί να παραχθεί ένα σήμα για να παράγει μια σειρά φάσεων-μετατοπικών συχνότητας που ορίζουν το βήμα του ρομπότ. Τα πόδια του ρομπότ είναι ακτινοβολητές βασισμένοι σε πλατίνα και τόσο το κυκλωτικό όσο και τα πόδια τροφοδοτούνται από φωτοβολταϊκά.

“Τελικά, η ικανότητα να επικοινωνούμε μια εντολή θα μας επιτρέψει να δώσουμε εντολές στο ρομπότ και ο εσωτερικός εγκέφαλος θα καταλάβει πώς να τις εκτελέσει,” λέει ο Cohen. “Τότε έχουμε μια συνομιλία με το ρομπότ. Το ρομπότ μπορεί να μας πει κάτι για το περιβάλλον του και μετά μπορεί να αντιδράσουμε λέγοντας του, ‘Εντάξει, πήγαινε εκεί και προσπάθησε να καταλάβεις τι συμβαίνει.'”

Τα ρομπότ μεγάλης κλίμακας που έχουν εσωτερικά ηλεκτρονικά CMOS είναι περίπου 10.000 φορές μεγαλύτερα από αυτό το καινούριο ρομπότ, το οποίο μπορεί επίσης να περπατάει με ταχύτητες ταχύτερες από 10 μικρόμετρα ανά δευτερόλεπτο.

Η καινοτόμος διαδικασία κατασκευής που αναπτύχθηκε από την ομάδα έχει οδηγήσει σε μια πλατφόρμα που μπορεί να βοηθήσει άλλους ερευνητές να εξοπλίσουν τα μικροσκοπικά ρομπότ με τις δικές τους εφαρμογές, οι οποίες μπορεί να περιλαμβάνουν ανιχνευτές χημικών ή φωτοβολταϊκούς “όφθαλμούς” που βοηθούν τα ρομπότ να ναυτιλούν ανιχνεύοντας αλλαγές φωτός.

“Αυτό μας επιτρέπει να φανταστούμε πραγματικά σύνθετα, υψηλά λειτουργικά μικροσκοπικά ρομπότ που έχουν υψηλό βαθμό προγραμματισμού, ενσωματωμένα με όχι μόνο ενεργοποιητές, αλλά και αισθητήρες,” λέει ο Reynolds. “Είμαστε ενθουσιασμένοι με τις εφαρμογές στην ιατρική — κάτι που θα μπορούσε να κινηθεί μέσα σε ιστό και να αναγνωρίσει καλές κυτταρές και να σκοτώσει κακές κυτταρές — και στην περιβαλλοντική αποκατάσταση, ζωή αν είχατε ένα ρομπότ που ήξερε πώς να διαλύσει ρύπους ή να ανιχνεύσει μια επικίνδυνη χημική ουσία και να την απομακρύνει.”