Cerveaux électroniques permettent aux microrobots intelligents de marcher

Une équipe de chercheurs de l’Université Cornell a installé des « cerveaux » électroniques sur des robots solaires qui mesurent seulement 100 à 250 micromètres de taille, leur permettant de marcher de manière autonome sans être contrôlés de l’extérieur.

La nouvelle étude intitulée « Microscopic Robots with Onboard Digital Control », a été publiée dans Science Robotics.

Des groupes de chercheurs ont déjà développé des machines microscopiques qui ont la capacité de ramper, de nager, de se plier, et plus encore. Cependant, des fils étaient toujours utilisés pour générer le mouvement et fournir le courant électrique, ou des faisceaux laser devaient être concentrés sur des endroits spécifiques des robots.

Itai Cohen est professeur de physique.

« Avant, nous devions littéralement manipuler ces « ficelles » pour obtenir une réponse du robot », déclare le professeur Cohen. « Mais maintenant que nous avons ces cerveaux à bord, c’est comme si on enlevait les ficelles d’un marionnette. C’est comme lorsque Pinocchio gagne la conscience. »

Les nouveaux développements pourraient aider à lancer une nouvelle génération de dispositifs microscopiques qui pourraient effectuer des tâches telles que suivre les bactéries, identifier les produits chimiques, combattre les polluants, et bien plus encore.

L’équipe comprenait des chercheurs des laboratoires de Cohen, Alyosha Maoinar, professeur associé d’ingénierie électrique et informatique ; et Paul McEuen, professeur de sciences physiques. Le principal auteur de l’article est le chercheur postdoctoral Michael Reynolds.

Qu’est-ce que les « cerveaux » électroniques

Le « cerveau » électronique dont parle l’équipe est un circuit d’horloge à semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire (CMOS) qui se compose de mille transistors et d’un réseau de diodes, de résistances et de condensateurs. Avec le circuit CMOS intégré, un signal peut être généré pour produire une série de fréquences d’ondes carrées décalées qui définissent la démarche du robot. Les pattes du robot sont des actionneurs à base de platine, et à la fois le circuit et les pattes sont alimentés par photovoltaïque.

« Finalement, la capacité à communiquer une commande permettra de donner des instructions au robot, et le cerveau interne déterminera comment les exécuter », a déclaré Cohen. « Alors, nous avons une conversation avec le robot. Le robot pourrait nous dire quelque chose sur son environnement, et puis nous pourrions réagir en lui disant : « OK, allez là-bas et essayez de découvrir ce qui se passe. » »

Les robots macroscale qui ont des électroniques CMOS intégrées sont environ 10 000 fois plus grands que ce nouveau robot, qui peut également marcher à des vitesses supérieures à 10 micromètres par seconde.

Le processus de fabrication innovant développé par l’équipe a conduit à une plate-forme qui peut aider d’autres chercheurs à équiper des microrobots de leurs propres applications, qui pourraient inclure des détecteurs chimiques ou des « yeux » photovoltaïques qui aident les robots à naviguer en détectant les changements de lumière.

« Cela nous permet d’imaginer des robots microscopiques vraiment complexes, très fonctionnels, avec un degré élevé de programmabilité, intégrés non seulement avec des actionneurs, mais également avec des capteurs », a déclaré Reynolds. « Nous sommes enthousiastes à l’idée des applications en médecine – quelque chose qui pourrait se déplacer dans les tissus et identifier les cellules saines et tuer les cellules malignes – et dans la remédiation environnementale, la vie si vous aviez un robot qui savait comment décomposer les polluants ou détecter un produit chimique dangereux et s’en débarrasser. »