Elektroniskās “smadzenes” ļauj viediem mikrorobotiem staigāt

Kornela universitātes pētnieku komanda ir uzstādījusi elektroniskas "smadzenes" ar saules enerģiju darbināmiem robotiem, kuru izmērs ir tikai 100 līdz 250 mikrometri, ļaujot tiem staigāt autonomi bez ārējas kontroles. 

Jaunais pētniecības darbs ar nosaukumu "Mikroskopiski roboti ar iebūvētu digitālo vadību, ”Tika publicēts Zinātnes robotika. 

Pētnieku grupas jau ir izstrādājušas mikroskopiskas mašīnas, kurām ir iespēja rāpot, peldēt, salocīt un daudz ko citu. Tomēr vadi vienmēr tika izmantoti, lai radītu kustību un nodrošinātu elektrisko strāvu, vai arī lāzera pupiņas bija jākoncentrē uz noteiktām robotu vietām. 

Itajs Koens ir fizikas profesors. 

"Iepriekš mums burtiski vajadzēja manipulēt ar šīm "stīgām", lai saņemtu jebkāda veida atbildi no robota," saka prof. Koens. “Bet tagad mums ir šīs smadzenes, tas ir kā noņemt stīgas no marionetes. Tas ir kā tad, kad Pinokio nāk pie samaņas. 

Jaunie notikumi varētu palīdzēt ieviest jaunas paaudzes mikroskopiskas ierīces, kas var veikt tādas darbības kā izsekot baktērijas, identificēt ķīmiskās vielas, apkarot piesārņotājus un daudz ko citu. 

Komandas sastāvā bija pētnieki no Koena laboratorijām, elektrotehnikas un datortehnikas asociētā profesora Aloša Maoinara; un Paul McEuen, fiziskās zinātnes profesors. Darba vadošais autors ir pēcdoktorantūras pētnieks Maikls Reinolds. 

Kas ir elektroniskās "smadzenes" 

Elektroniskās "smadzenes", par kurām komanda runā, ir papildu metāla oksīda-pusvadītāju (CMOS) pulksteņa ķēde, kas sastāv no tūkstoš tranzistoru un virknes diožu, rezistoru un kondensatoru. Izmantojot integrēto CMOS shēmu, var ģenerēt signālu, lai radītu virkni fāzes nobīdītu kvadrātviļņu frekvenču, kas nosaka robota gaitu. Robota kājas ir uz platīna bāzes, un gan ķēdi, gan kājas darbina fotoelementi. 

"Galu galā spēja sazināties ar komandu ļaus mums dot robotam norādījumus, un iekšējās smadzenes izdomās, kā tās izpildīt," sacīja Koens. "Tad mums ir saruna ar robotu. Robots var mums kaut ko pastāstīt par savu vidi, un tad mēs varētu reaģēt, sakot: “Labi, ej tur un mēģini saprast, kas notiek.”” 

Makro mēroga roboti, kuriem ir iebūvēta CMOS elektronika, ir aptuveni 10,000 10 reižu lielāki nekā šis jaunizveidotais robots, kas var arī staigāt ar ātrumu, kas lielāks par XNUMX mikrometriem sekundē. 

Komandas izstrādātais novatoriskais ražošanas process ir novedis pie platformas, kas var palīdzēt citiem pētniekiem aprīkot mikroskopiskus robotus ar savām lietotnēm, kas varētu ietvert ķīmiskos detektorus vai fotoelektriskās "acis", kas palīdz robotiem orientēties, uztverot gaismas izmaiņas. 

"Tas ļauj iedomāties patiešām sarežģītus, ļoti funkcionālus mikroskopiskus robotus, kuriem ir augsta programmējamības pakāpe un kas ir integrēti ne tikai izpildmehānismos, bet arī sensoros," sacīja Reinolds. "Mēs esam sajūsmā par pielietojumu medicīnā — par kaut ko tādu, kas varētu pārvietoties audos un identificēt labās šūnas un iznīcināt sliktās šūnas - un vides atveseļošanā, dzīvē, ja jums būtu robots, kas zinātu, kā noārdīt piesārņotājus vai sajust bīstamu ķīmisku vielu. un atbrīvojies no tā."