Электронные “Мозги” Позволяют Умным Микророботам Ходить

Команда исследователей в Корнеллском университете установила электронные “мозги” на солнечных роботах, размер которых составляет только 100-250 микрометров, что позволяет им ходить автономно без внешнего управления.

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

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

Итай Коэн – профессор физики.

“Раньше нам приходилось буквально манипулировать этими «струнами», чтобы получить любой ответ от робота”, – говорит профессор Коэн. “Но теперь у нас есть эти мозги на борту, это как снятие строк с маріонетки. Это как когда Пиноккио обретает сознание.”

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

В команду входили исследователи из лабораторий Коэна, Алишы Маонара, доцента электротехники и компьютерных наук; и Пола Макьюэна, профессора физических наук. Ведущим автором статьи является постдокторант Майкл Рейнолдс.

Что Такое Электронные “Мозги”?

Электронный “мозг”, о котором говорят в команде, представляет собой комплементарный металло-оксидный полупроводниковый (CMOS) часовой цепи, состоящий из тысячи транзисторов и массива диодов, резисторов и конденсаторов. С помощью интегрированной CMOS-цепи можно сгенерировать сигнал, который производит серию фазосдвинутых квадратных волновых частот, задающих шаг робота. Ноги робота – платиновые актуаторы, и как цепь, так и ноги запитаны от фотогальванических элементов.

“В конце концов, возможность передавать команды позволит нам давать роботу инструкции, и внутренний мозг сам определит, как их выполнить”, – сказал Коэн. “Тогда мы ведем разговор с роботом. Робот может рассказать нам что-то о своей среде, и тогда мы можем отреагировать, сказав: «Хорошо, пойди туда и попробуй выяснить, что происходит».”

Макроскопические роботы, имеющие на борту электронику CMOS, примерно в 10 000 раз больше, чем этот недавно разработанный 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 детекторы или фотогальванические “глаза”, помогающие роботам ориентироваться, обнаруживая изменения света.

“Это позволяет нам представить действительно сложные, высокофункциональные микроскопические роботы, имеющие высокую степень программирования, интегрированные не только с актуаторами, но и с датчиками”, – сказал Рейнолдс. “Мы рады перспективам применения в медицине – например, что-то, что может двигаться в тканях и идентифицировать хорошие клетки и убивать плохие клетки – и в экологической очистке, если бы у вас был робот, который знал, как разрушать загрязняющие вещества или обнаруживать опасные химические вещества и избавляться от них.”