Elektroonilised "ajud" võimaldavad nutikatel mikrorobotidel kõndida

Cornelli ülikooli teadlaste meeskond on paigaldanud päikeseenergial töötavatele robotitele, mille suurus on vaid 100–250 mikromeetrit, elektroonilised "ajud", mis võimaldavad neil iseseisvalt kõndida ilma välise juhtimiseta. 

Uus uurimustöö pealkirjaga "Mikroskoopilised robotid sisseehitatud digitaalse juhtimisega, ”Avaldati Teadusrobootika. 

Teadlaste rühmad on juba välja töötanud mikroskoopilised masinad, millel on võime roomata, ujuda, end kokku voltida ja palju muud. Liikumise tekitamiseks ja elektrivoolu andmiseks kasutati aga alati juhtmeid või tuli laseroad suunata robotite kindlatesse asukohtadesse. 

Itai Cohen on füüsikaprofessor. 

"Varem pidime neid "stringe" sõna otseses mõttes manipuleerima, et saada robotilt mis tahes vastust, " ütleb prof Cohen. «Aga nüüd on meil need ajud pardal, see on nagu marionetilt nööride eemaldamine. See on nagu siis, kui Pinocchio tuleb teadvusele. 

Uued arengud võivad aidata kasutusele võtta uue põlvkonna mikroskoopilised seadmed, mis suudavad jälgida baktereid, tuvastada kemikaale, võidelda saasteainetega ja palju muud. 

Meeskonda kuulusid Coheni laborite teadlased, elektri- ja arvutitehnika dotsent Alyosha Maoinar; ja Paul McEuen, füüsikateaduste professor. Töö juhtiv autor on järeldoktor Michael Reynolds. 

Mis on elektrooniline "aju" 

Elektrooniline "aju", millest meeskond räägib, on komplementaarne metalloksiid-pooljuht (CMOS) kellaahel, mis koosneb tuhandest transistorist ja reast dioodidest, takistitest ja kondensaatoritest. Integreeritud CMOS-lülituse abil saab genereerida signaali, et tekitada faasinihkega ruutlaine sagedusi, mis määravad roboti kõnnaku. Roboti jalad on plaatinapõhised ajamid ning nii vooluahel kui ka jalad saavad toite fotogalvaanilisest energiast. 

"Lõpuks võimaldab käskude edastamise võime anda robotile juhiseid ja sisemine aju mõtleb välja, kuidas neid ellu viia," ütles Cohen. "Siis me räägime robotiga. Robot võib meile midagi oma keskkonna kohta öelda ja siis võime reageerida, öeldes talle: "OK, minge sinna ja proovige saada aru, mis toimub." 

Makromõõtmelised robotid, millel on sisseehitatud CMOS-elektroonika, on umbes 10,000 10 korda suuremad kui see äsja väljatöötatud robot, mis suudab kõndida ka kiirusega üle XNUMX mikromeetri sekundis. 

Meeskonna välja töötatud uuenduslik tootmisprotsess on viinud platvormini, mis aitab teistel teadlastel mikroskoopilisi roboteid oma rakendustega varustada, mis võivad hõlmata keemilisi detektoreid või fotogalvaanilisi "silmi", mis aitavad robotitel valguse muutusi tajudes navigeerida. 

"See võimaldab teil ette kujutada tõeliselt keerukaid, väga funktsionaalsed mikroskoopilised robotid, millel on kõrge programmeeritavus ja mis on integreeritud mitte ainult täiturmehhanismidega, vaid ka anduritega, " ütles Reynolds. „Oleme põnevil rakenduste üle meditsiinis – mis võiks liikuda kudedes ja tuvastada häid rakke ning tappa halbu rakke – ning keskkonna parandamisel, elus, kui teil oleks robot, mis teaks, kuidas saasteaineid lagundada või ohtlikku kemikaali tajuda. ja sellest lahti saada."