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.

Le nouveau document de recherche intitulé « Microscopic Robots with Onboard Digital Control » a été publié 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 de faire encore plus. 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 pantin. C’est comme lorsque Pinocchio prend conscience. »

Les nouveaux développements pourraient contribuer à l’avènement d’une nouvelle génération d’appareils microscopiques capables de faire des choses comme 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 agrégé de génie 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 le cerveau électronique ?

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 tableau de diodes, de résistances et de condensateurs. Avec le circuit CMOS intégré, un signal peut être généré pour produire une série de fréquences carrées décalées de phase qui définissent la démarche du robot. Les jambes du robot sont des actionneurs à base de platine, et à la fois le circuit et les jambes sont alimentés par photovoltaïque.

« Finalement, la capacité de communiquer une commande nous 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 macroskopiques qui ont des électroniques CMOS intégrées sont environ 10 000 fois plus grands que ce nouveau robot développé, 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 robots microscopiques de leurs propres applications, qui pourraient inclure des détecteurs de produits 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 aussi 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 mauvaises — et dans la réhabilitation de l’environnement, la vie si vous aviez un robot qui savait comment décomposer les polluants ou détecter un produit chimique dangereux et s’en débarrasser. »