Creiere Electronice “Permit Microroboților Inteligenți Să Meargă

O echipă de cercetători de la Universitatea Cornell a instalat creiere electronice pe roboți alimentați cu energie solară 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 au capacitatea de a se târî, a înota, a se plia și a face 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 la bord, este ca și cum am lua sforile de la păpușa de marionetă. 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 „

Creierul electronic despre care vorbește echipa este un circuit ceas cu metal-oxid-semiconductor complementar (CMOS) care constă dintr-o mie de tranzistoare și o matrice de diode, rezistențe și condensatoare. Cu circuitul CMOS integrat, poate fi generat un semnal pentru a produce o serie de frecvențe cu undă pătrată decalată care setează mersul robotului. Picioarele robotului sunt actuatori pe bază de platină, iar atât circuitul, cât și picioarele sunt alimentate de fotovoltaice.

„În cele din urmă, capacitatea de a comunica o comandă ne va permite să dăm robotului instrucțiuni, iar creierul intern 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 află ce se întâmplă.»”

Roboții la scară mare care au electronice CMOS la bord sunt de aproximativ 10.000 de ori mai mari decât noul robot dezvoltat, care poate merge și la viteze mai mari de 10 micrometri pe secundă.

Procesul de fabricație inovator 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 acest lucru să ne imaginăm este cu adevărat roboți microscopici complecși, foarte funcționali, cu un grad ridicat de programare, integrați nu numai cu actuatori, ci și cu senzori”, a spus Reynolds. „Suntem entuziasmați de aplicațiile în medicină – ceva care ar putea să se miște prin țesut și să identifice celule bune și să omoare celule rele – și în remedierea mediului, de exemplu, dacă ai un robot care știe cum să descompună poluanți sau să detecteze o substanță chimică periculoasă și să scape de ea.”