Электронные “Мозги” Позволяют Умным Микророботам Ходить

Команда исследователей из Корнелльского университета установила электронные “мозги” на солнечных роботах, размером от 100 до 250 микрометров, что позволяет им ходить самостоятельно без внешнего управления.

Новая исследовательская работа под названием “Микроскопические Роботы с Цифровым Управлением на Борту” была опубликована в журнале Science Robotics.

Группы исследователей уже разработали микроскопические машины, которые могут ползать, плавать, складываться и многое другое. Однако для генерации движения и обеспечения электрического тока всегда использовались провода или лазерные лучи, фокусируемые на определенных местах робота.

Итай Коэн – профессор физики.

“Раньше нам приходилось манипулировать этими ‘струнами’, чтобы получить любую реакцию от робота”, – говорит профессор Коэн. “Но теперь у нас есть эти ‘мозги’ на борту, это как снять струны с маріонетки. Это как когда Пиноккио обретает сознание.”

Новые разработки могут помочь создать новое поколение микроскопических устройств, которые смогут отслеживать бактерии, идентифицировать химические вещества, бороться с загрязнителями и многое другое.

В команду исследователей входили представители лабораторий Коэна, Алишы Маонара, ассоциированного профессора электротехники и компьютерных наук, и Пола Макьюэна, профессора физических наук. Ведущим автором статьи является постдокторантский исследователь Майкл Рейнолдс.

Что такое Электронные “Мозги”?

Электронный “мозг”, о котором идет речь, представляет собой комплементарный металло-оксид-полупроводниковый (CMOS) часовой контур, состоящий из тысячи транзисторов и массива диодов, резисторов и конденсаторов. С помощью интегрированного CMOS-контура можно генерировать сигнал, производящий ряд фазосдвигаемых квадратных волн, задающих походку робота. Ноги робота представляют собой платиновые актуаторы, и как контур, так и ноги запитаны от фотогальванических элементов.

“В конечном итоге, возможность передавать команды позволит нам давать роботу инструкции, и внутренний ‘мозг’ будет определять, как их выполнить”, – говорит Коэн. “Тогда мы будем общаться с роботом. Робот может рассказать нам что-то о своей среде, и тогда мы можем отреагировать, сказав: ‘Хорошо, иди туда и попытайся понять, что происходит.'”

Макроскопические роботы с бортовыми электронными компонентами CMOS примерно в 10 000 раз больше, чем этот новый робот, который также может ходить со скоростью более 10 микрометров в секунду.

Инновационный процесс изготовления, разработанный командой, привел к созданию платформы, которая может помочь другим исследователям оснастить микроскопические роботы своими приложениями, которые могут включать химические датчики или фотогальванические “глаза”, помогающие роботам ориентироваться, обнаруживая изменения освещения.

“Это позволяет нам представить действительно сложные, высокофункциональные микроскопические роботы с высокой степенью программируемости, интегрированные не только с актуаторами, но и с датчиками”, – говорит Рейнолдс. “Мы рады возможным применениям в медицине – например, что-то, что может двигаться в тканях и идентифицировать хорошие клетки и убивать плохие клетки – и в очистке окружающей среды, например, если бы у вас был робот, который знал, как разрушить загрязняющие вещества или обнаружить опасные химические вещества и избавиться от них.”