Otak “Elektronik” Mengaktifkan Microrobot Cerdas untuk Berjalan

Tim peneliti di Cornell University telah memasang “otak” elektronik pada robot yang ditenagai surya dan berukuran hanya 100 hingga 250 mikrometer, memungkinkan mereka untuk berjalan secara otonom tanpa dikendalikan dari luar.

Makalah penelitian baru yang berjudul “Microscopic Robots with Onboard Digital Control,” diterbitkan di Science Robotics.

Kelompok peneliti telah mengembangkan mesin mikroskopis yang dapat merayap, berenang, melipat diri, dan lain-lain. Namun, kabel selalu digunakan untuk menghasilkan gerakan dan memberikan arus listrik, atau sinar laser harus difokuskan pada lokasi tertentu pada robot.

Itai Cohen adalah profesor fisika.

“Sebelumnya, kita harus memanipulasi ‘benang’ ini untuk mendapatkan respons dari robot,” kata Prof. Cohen. “Tapi sekarang kita memiliki ‘otak’ ini di atas kapal, itu seperti melepas benang dari boneka. Itu seperti ketika Pinocchio mendapatkan kesadaran.”

Pengembangan baru ini dapat membantu memulai generasi baru perangkat mikroskopis yang dapat melakukan hal-hal seperti melacak bakteri, mengidentifikasi bahan kimia, melawan polusi, dan banyak lagi.

Tim ini termasuk peneliti dari laboratorium Cohen, Alyosha Maoinar, associate professor of electrical and computer engineering; dan Paul McEuen, profesor ilmu fisik. Penulis utama makalah ini adalah peneliti postdoctoral Michael Reynolds.

https://www.youtube.com/watch?v=bCjnekohBAY

Apa itu Otak “Elektronik”?

Otak “elektronik” yang dimaksud oleh tim ini adalah sirkuit jam metal-oksida-semikonduktor (CMOS) yang terdiri dari seribu transistor dan array dioda, resistor, dan kapasitor. Dengan sirkuit CMOS terintegrasi, sinyal dapat dihasilkan untuk menghasilkan serangkaian frekuensi gelombang persegi yang bergeser fase yang menentukan gaya berjalan robot. Kaki robot adalah aktuator berbasis platinum, dan baik sirkuit maupun kaki ditenagai oleh fotovoltaik.

“Akhirnya, kemampuan untuk mengirimkan perintah akan memungkinkan kita untuk memberi instruksi pada robot, dan otak internal akan menentukan bagaimana melaksanakannya,” kata Cohen. “Kemudian kita memiliki percakapan dengan robot. Robot mungkin memberitahu kita sesuatu tentang lingkungannya, dan kemudian kita mungkin bereaksi dengan mengatakan, ‘OK, pergi ke sana dan coba temukan apa yang terjadi.’”

Robot makroskala yang memiliki elektronik CMOS onboard sekitar 10.000 kali lebih besar dari robot baru ini, yang juga dapat berjalan dengan kecepatan lebih dari 10 mikrometer per detik.

Proses fabrikasi inovatif yang dikembangkan oleh tim ini telah menghasilkan platform yang dapat membantu peneliti lain untuk memasang aplikasi mereka sendiri pada robot mikroskopis, yang dapat mencakup detektor kimia atau “mata” fotovoltaik yang membantu robot navigasi dengan mendeteksi perubahan cahaya.

“Apa yang memungkinkan kita untuk membayangkan adalah robot mikroskopis yang sangat kompleks, fungsional, dan memiliki tingkat programabilitas yang tinggi, terintegrasi dengan tidak hanya aktuator, tetapi juga sensor,” kata Reynolds. “Kita sangat bersemangat tentang aplikasi di bidang kedokteran — sesuatu yang dapat bergerak di jaringan dan mengidentifikasi sel yang baik dan membunuh sel yang buruk — dan dalam pemulihan lingkungan, kehidupan jika Anda memiliki robot yang tahu cara memecah polutan atau mendeteksi bahan kimia berbahaya dan menghilangkannya.”