I "cervelli" elettronici consentono ai microrobot intelligenti di camminare

Un team di ricercatori della Cornell University ha installato "cervelli" elettronici su robot a energia solare che misurano solo da 100 a 250 micrometri, consentendo loro di camminare autonomamente senza essere controllati dall'esterno. 

Il nuovo documento di ricerca intitolato “Robot microscopici con controllo digitale integrato, "È stato pubblicato in Scienza Robotica. 

Gruppi di ricercatori hanno già sviluppato macchine microscopiche che hanno la capacità di gattonare, nuotare, piegarsi e altro ancora. Tuttavia, i fili venivano sempre utilizzati per generare movimento e fornire corrente elettrica, oppure i raggi laser dovevano essere focalizzati su posizioni specifiche dei robot. 

Itai Cohen è un professore di fisica. 

"Prima, dovevamo letteralmente manipolare queste 'stringhe' per ottenere qualsiasi tipo di risposta dal robot", afferma il prof. Cohen. “Ma ora che abbiamo questi cervelli a bordo, è come togliere i fili dalla marionetta. È come quando Pinocchio riprende conoscenza». 

I nuovi sviluppi potrebbero aiutare a inaugurare una nuova generazione di dispositivi microscopici in grado di fare cose come rintracciare i batteri, identificare sostanze chimiche, combattere gli inquinanti e molto altro. 

Il team comprendeva ricercatori dei laboratori di Cohen, Alyosha Maoinar, professore associato di ingegneria elettrica e informatica; e Paul McEuen, un professore di scienze fisiche. L'autore principale del documento è il ricercatore post-dottorato Michael Reynolds. 

Cosa sono i "cervelli" elettronici 

Il "cervello" elettronico di cui parla il team è un circuito orologio complementare a semiconduttore di ossido di metallo (CMOS) costituito da un migliaio di transistor e una serie di diodi, resistori e condensatori. Con il circuito CMOS integrato, è possibile generare un segnale per produrre una serie di frequenze di onde quadre sfasate che impostano l'andatura del robot. Le gambe del robot sono attuatori a base di platino e sia il circuito che le gambe sono alimentati dal fotovoltaico. 

"Alla fine, la capacità di comunicare un comando ci consentirà di dare istruzioni al robot e il cervello interno capirà come eseguirle", ha detto Cohen. “Poi stiamo avendo una conversazione con il robot. Il robot potrebbe dirci qualcosa sul suo ambiente, e quindi potremmo reagire dicendogli: 'OK, vai laggiù e prova a scoprire cosa sta succedendo.'” 

I robot su macroscala con elettronica CMOS integrata sono circa 10,000 volte più grandi di questo robot di nuova concezione, che può anche camminare a velocità superiori a 10 micrometri al secondo. 

L'innovativo processo di fabbricazione sviluppato dal team ha portato a una piattaforma che può aiutare altri ricercatori a equipaggiare robot microscopici con le proprie app, che potrebbero includere rilevatori chimici o "occhi" fotovoltaici che aiutano i robot a navigare rilevando i cambiamenti di luce. 

"Ciò che questo ti fa immaginare sono robot microscopici davvero complessi e altamente funzionali che hanno un alto grado di programmabilità, integrati non solo con attuatori, ma anche sensori", ha detto Reynolds. "Siamo entusiasti delle applicazioni in medicina - qualcosa che potrebbe muoversi nei tessuti e identificare le cellule buone e uccidere le cellule cattive - e nella bonifica ambientale, la vita se avessi un robot che sapesse come abbattere le sostanze inquinanti o percepire una sostanza chimica pericolosa e sbarazzarsene”.