I ricercatori sviluppano i primi robot microscopici in grado di “camminare”

In un risultato innovativo nel campo della robotica, i ricercatori hanno creato i primi robot microscopici in grado di essere controllati attraverso i loro componenti semiconduttori incorporati. I robot sono in grado di “camminare” con solo segnali elettronici standard.

I robot microscopici sono delle dimensioni di un paramecio e saranno la base per futuri progetti. Alcuni di questi potrebbero includere versioni complesse con intelligenza a base di silicio, la produzione di massa di tali robot e versioni in grado di muoversi attraverso i tessuti e il sangue umano.

Il lavoro è stato una collaborazione guidata dalla Cornell University, che includeva Itai Cohen, professore di fisica. Altri membri del team includevano Paul McEuen, il John A. Newman Professor of Physical Science, e Marc Miskin, assistente professore all’Università della Pennsylvania.

Il loro lavoro è stato pubblicato il 26 agosto su Nature, intitolato “Electronically Integrated, Mass-Manufactured, Microscopic Robots.”

Progetti nanoscala precedenti

I nuovi robot microscopici sviluppati sono stati costruiti sul lavoro precedente svolto da Cohen e McEuen. Alcuni dei loro progetti nanoscala precedenti includevano sensori microscopici e macchine origami a base di grafene.

I nuovi robot microscopici sono circa 5 micron di spessore, 40 micron di larghezza e tra 40 e 70 micron di lunghezza. Un micron è solo un milionesimo di metro.

Ogni robot ha un circuito semplice realizzato con fotovoltaici al silicio e quattro attuatori elettrochimici. I fotovoltaici al silicio agiscono come torso e cervello, mentre gli attuatori elettrochimici agiscono come gambe.

Controllo dei robot microscopici

Per controllare i robot, i ricercatori hanno utilizzato impulsi laser su fotovoltaici diversi, con ciascuno che costituisce un set di gambe separato. I robot sono in grado di camminare quando il laser è commutato avanti e indietro tra i fotovoltaici anteriori e posteriori.

I robot funzionano solo a bassa tensione di 200 millivolt e utilizzano solo 10 nanowatt di potenza. Il materiale è robusto per un oggetto così piccolo e può essere fabbricato in parallelo poiché è costruito con processi litografici standard. Su un wafer di silicio di quattro pollici, ci possono essere circa 1 milione di bot.

Il team sta ora esaminando come rendere i robot più potenti attraverso l’elettronica e il calcolo a bordo.

È possibile che future versioni di microrobot possano agire in swarm e completare compiti come la ristrutturazione di materiali, la sutura di vasi sanguigni o essere inviati nel cervello umano.

“Controllare un robot minuscolo è forse il modo più vicino per rimpicciolirsi. Penso che macchine come queste ci porteranno in mondi incredibili che sono troppo piccoli per essere visti”, ha detto Miskin.

“Questa svolta nella ricerca fornisce un’opportunità scientifica emozionante per indagare nuove domande rilevanti per la fisica della materia attiva e potrebbe alla fine portare a materiali robotici futuristici”, ha detto Sam Stanton.

Stanton è il responsabile del programma per l’Army Research Office, che ha supportato la ricerca sui robot microscopici.

Un video di Itai Cohen che spiega la tecnologia può essere trovato qui.