Cervelli Elettronici Abilitano Microrobot Intelligenti a Camminare

Un team di ricercatori dell’Università di Cornell ha installato cervelli elettronici su robot solari che misurano solo 100-250 micrometri di dimensione, consentendo loro di camminare autonomamente senza essere controllati esternamente.

Il nuovo articolo di ricerca intitolato “Microscopic Robots with Onboard Digital Control” è stato pubblicato su Science Robotics.

Gruppi di ricercatori hanno già sviluppato macchine microscopiche in grado di strisciare, nuotare, piegarsi e altro. Tuttavia, i fili sono stati sempre utilizzati per generare movimento e fornire corrente elettrica, o i laser dovevano essere focalizzati su posizioni specifiche dei robot.

Itai Cohen è un professore di fisica.

“Prima, dovevamo letteralmente manipolare queste ‘corde’ per ottenere una qualsiasi risposta dal robot”, afferma il prof. Cohen. “Ma adesso abbiamo questi cervelli a bordo, è come se togliessimo le corde al burattino. È come quando Pinocchio acquista coscienza”.

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

Il team includeva ricercatori dei laboratori di Cohen, Alyosha Maoinar, associate professor di ingegneria elettrica e informatica; e Paul McEuen, professore di scienze fisiche. L’autore principale dell’articolo è il ricercatore post-dottorato Michael Reynolds.

Cosa sono i Cervelli Elettronici

Il cervello elettronico di cui parla il team è un circuito di controllo digitale a semiconduttore complementare (CMOS) che consiste in un thousand di transistor e una matrice di diodi, resistori e condensatori. Con il circuito CMOS integrato, un segnale può essere generato per produrre una serie di frequenze quadre sfasate che impostano il passo del robot. Le gambe del robot sono attuatori a base di platino e sia il circuito che le gambe sono alimentati da fotovoltaici.

“Alla fine, la capacità di comunicare un comando ci consentirà di dare istruzioni al robot e il cervello interno capirà come eseguirle”, afferma Cohen. “Quindi stiamo avendo una conversazione con il robot. Il robot potrebbe dirci qualcosa sul suo ambiente e poi potremmo reagire dicendogli: ‘Va’ lì e cerca di capire cosa sta succedendo'”.

I robot macroscale con elettronica CMOS a bordo sono circa 10.000 volte più grandi di questo robot appena sviluppato, che può anche camminare a velocità superiori a 10 micrometri al secondo.

Il processo di fabbricazione innovativo sviluppato dal team ha portato a una piattaforma che può aiutare altri ricercatori a dotare i robot microscopici delle proprie app, che potrebbero includere rilevatori chimici o “occhi” fotovoltaici che aiutano i robot a navigare rilevando i cambiamenti di luce.

“Cosa ci consente di immaginare è veramente complesso, altamente funzionale, robot microscopici con un alto grado di programmabilità, integrati non solo con attuatori, ma anche sensori”, afferma Reynolds. “Siamo entusiasti delle applicazioni in medicina – qualcosa che potrebbe muoversi nel tessuto e identificare le cellule buone e uccidere le cellule cattive – e nel risanamento ambientale, se avessimo un robot che sapesse come scomporre inquinanti o rilevare un chimico pericoloso e sbarazzarsene”.