研究者が開発した最初の「歩く」ことができる微小ロボット

ロボティクス分野におけるブレークスルーとして、研究者は、組み込まれた半導体コンポーネントを介して制御できる最初の微小ロボットを作成しました。ロボットは、標準的な電子信号のみで「歩く」ことができます。

微小ロボットは、パラメシウムのサイズで、将来のプロジェクトの基礎となります。そうしたプロジェクトには、シリコンベースのインテリジェンスを備えた複雑なバージョン、ロボットの大量生産、人間の組織や血液の中を移動できるバージョンなどが含まれる可能性があります。

この研究は、コーネル大学が主導する共同研究で、イタイ・コーエン物理学教授を含むチームが参加しました。チームの他のメンバーには、ポール・マクユーエン物理科学ジョン・A・ニューマン教授、およびペンシルバニア大学のマーク・ミスキン助教授が含まれました。

彼らの研究は、8月26日にネイチャーに掲載され、「電子的に統合された、マス生産された、微小ロボット」と題されました。

以前のナノスケールプロジェクト

新しく開発された微小ロボットは、コーエンとマクユーエンによる以前の研究を基にしています。彼らの以前のナノスケールプロジェクトには、微小センサーとグラフェンベースの折り紙マシンが含まれていました。

新しい微小ロボットは、約5マイクロメートルの厚さ、40マイクロメートルの幅、40〜70マイクロメートルの長さです。1マイクロメートルは1メートルの1百万分の1に相当します。

各ロボットには、シリコン光電池と4つの電気化学アクチュエーターからなるシンプルな回路があります。シリコン光電池は胴体と脳を、電気化学アクチュエーターは足を構成しています。

微小ロボットの制御

ロボットを制御するために、研究者は、各セットの足を構成する個々の光電池にレーザーパルスを点灯します。ロボットは、レーザーを前後で切り替えると歩くことができます。

ロボットは、低電圧の200ミリボルトで動作し、10ナノワットの電力で走行します。材料は小さな物体としては強固で、標準的なリソグラフィプロセスで構築されているため、並列に製造できます。4インチのシリコンウェハー上に約100万個のボットを配置できます。

チームは現在、電子機器とオンボード計算を介してロボットをより強力にする方法を検討しています。

将来的には、ミクロロボットのスウォームが形成され、材料の再構成、血管の縫合、または人間の脳への送信などのタスクを実行できる可能性があります。

「小さなロボットを制御することは、自分自身を小さくすることにできる最も近いことだと思います。私は、これらのようなマシンが、私たちを目に見えない世界に導いてくれると思います」とミスキンは述べました。

「この研究のブレークスルーは、活性物質の物理学に関連する新しい質問を調査するための科学的な機会を提供し、最終的には将来的なロボット材料につながる可能性があります」とサム・スタントンは述べました。

スタントンは、微小ロボットの研究を支援した陸軍研究事務所のプログラムマネージャーです。

イタイ・コーエンによる技術の解説動画は、こちらで見ることができます。