Creiere Electronice “Inteligente” Permit Roboților Microscopici Să Meargă

O echipă de cercetători de la Universitatea Cornell a instalat creiere electronice „inteligente” pe roboți solari care măsoară doar 100 până la 250 de micrometri în dimensiune, permițându-le să meargă autonom fără a fi controlați extern.

Noul studiu intitulat „Roboți Microscopici cu Control Digital Încorporat” a fost publicat în Science Robotics.

Grupuri de cercetători au dezvoltat deja mașini microscopice care pot să se târască, să înoate, să se împăturească și mai mult. Cu toate acestea, firele erau întotdeauna utilizate pentru a genera mișcare și a furniza curent electric, sau fasciculele laser trebuiau focalizate pe locații specifice ale roboților.

Itai Cohen este profesor de fizică.

„Înainte, trebuia să manipulăm literalmente aceste «sfori» pentru a obține orice fel de răspuns de la robot”, spune prof. Cohen. „Dar acum avem aceste creiere încorporate, este ca și cum am lua sforile de la o păpușă. Este ca atunci când Pinocchio capătă conștiință.”

Noile dezvoltări ar putea ajuta la apariția unei noi generații de dispozitive microscopice care pot face lucruri precum urmărirea bacteriilor, identificarea substanțelor chimice, combaterea poluanților și multe altele.

Echipa a inclus cercetători din laboratoarele lui Cohen, Alyosha Maoinar, profesor asociat de inginerie electrică și informatică; și Paul McEuen, profesor de științe fizice. Autorul principal al studiului este cercetătorul postdoctoral Michael Reynolds.

Ce Sunt Creierele Electronice „Inteligente”

Creierul electronic „inteligent” despre care vorbește echipa este un circuit de ceas cu semiconductoare metal-oxid (CMOS) care constă dintr-o mie de tranzistoare și o matrice de diode, rezistențe și condensatoare. Cu circuitul CMOS încorporat, poate fi generat un semnal pentru a produce o serie de frecvențe pătratice cu deplasare de fază care setează mersul robotului. Picioarele robotului sunt actuatoare pe bază de platină, iar atât circuitul, cât și picioarele sunt alimentate de fotovoltaice.

„În cele din urmă, capacitatea de a comunica o comandă va permite să dăm robotului instrucțiuni, iar creierul interior va stabili cum să le execute”, a spus Cohen. „Atunci avem o conversație cu robotul. Robotul ne-ar putea spune ceva despre mediul său, iar apoi am putea reacționa spunându-i: «OK, du-te acolo și încearcă să afli ce se întâmplă.»”

Roboții la scară mare care au electronice CMOS încorporate sunt de aproximativ 10.000 de ori mai mari decât noul robot dezvoltat, care poate, de asemenea, să meargă la viteze de peste 10 micrometri pe secundă.

Procesul inovator de fabricație dezvoltat de echipă a condus la o platformă care poate ajuta alți cercetători să doteze roboții microscopici cu propriile aplicații, care ar putea include detectoare de substanțe chimice sau „ochi” fotovoltaici care ajută roboții să navigheze prin detectarea schimbărilor de lumină.

„Ce ne permite să ne imaginăm este, de fapt, roboți microscopici foarte complexi, foarte funcționali, cu un grad ridicat de programabilitate, încorporați nu numai cu actuatoare, ci și cu senzori”, a spus Reynolds. „Suntem entuziasmați de aplicațiile în medicină — ceva care ar putea să se deplaseze prin țesuturi și să identifice celule bune și să omoare celule rele — și în remedierea mediului, viața dacă ai un robot care știe cum să descompună poluanții sau să detecteze o substanță chimică periculoasă și să scape de ea.”