微小ロボットの開発：「歩く」ことができる最初の微小ロボット

ロボティクス分野におけるブレークスルーとして、研究者たちは、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、標準的な電子信号だけで「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、将来的には複雑なバージョン、シリコンベースのインテリジェンス、大量生産、人体の組織や血液の中を移動できるバージョンなどの基礎となります。

この研究は、コーネル大学が主導し、イタイ・コーエン物理学教授、ポール・マクユーエン物理科学ジョン・A・ニューマン教授、マーク・ミスキンペンシルバニア大学助教授などが参加しました。

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大量生産型微小ロボット」と題されました。

過去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過去の研究を基にしています。彼らの過去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で構成され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として機能し、電気化学アクチュエーターは脚として機能します。

微小ロボットの制御

ロボットを制御するには、研究者は、各セットの脚を構成する別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ことで「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動作します。材料は非常に強固で、標準的なリソグラフィー技術で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100万個のロボットを製造できます。

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、微小ロボットはスワームで動作し、材料の再構成、血管の縫合、または脳に送信する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、自分自身を縮小することと近いです。私は、これらの機械が私たちを、見えない世界に導いてくれると考えています」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、最終的に将来的にロボティック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ビデオは、こちらで見ることができます。