Исследователи разработали первые микроскопические роботы, способные «ходить»

В области робототехники произошел прорыв: исследователи создали первые микроскопические роботы, которые можно контролировать с помощью встроенных полупроводниковых компонентов. Эти роботы могут «ходить» с помощью стандартных электронных сигналов.

Микроскопические роботы имеют размер парамециума и послужат основой для дальнейших проектов. Некоторые из них могут включать сложные версии с кремниевой интеллектом, массовое производство таких роботов и версии, способные двигаться через человеческие ткани и кровь.

Работа была проведена под руководством Корнелльского университета, в которую вошли Итай Коэн, профессор физики, Пол Макьюэн, профессор физических наук, и Марк Мискин, ассистент-профессор Пенсильванского университета.

Их работа была опубликована 26 августа в Nature, под названием «Электронно-интегрированные, массово-производимые микроскопические роботы».

Предыдущие наноразмерные проекты

Недавно разработанные микроскопические роботы были созданы на основе предыдущей работы Коэна и Макьюэна. Некоторые из их предыдущих наноразмерных проектов включали микроскопические датчики и машины-оригами на основе графена.

Новые микроскопические роботы имеют толщину около 5 микрон, ширину 40 микрон и длину от 40 до 70 микрон. Один микрон равен одной миллионной части метра.

Каждый робот имеет простую схему, состоящую из кремниевых фотогальванических элементов и четырех электрохимических актуаторов. Кремниевые фотогальванические элементы служат туловищем и мозгом, а электрохимические актуаторы – ногами.

Контроль микроскопических роботов

Чтобы контролировать роботов, исследователи используют лазерные импульсы, направленные на разные фотогальванические элементы, каждый из которых представляет отдельный набор ног. Роботы могут «ходить», когда лазер переключается между передними и задними фотогальваническими элементами.

Роботы работают при низком напряжении 200 милливольт и потребляют всего 10 нановатт мощности. Материал достаточно прочный для такого маленького объекта, и его можно изготавливать параллельно, используя стандартные литографические процессы. На одном четырехдюймовом кремниевом кристалле можно разместить около 1 миллиона роботов.

Сейчас команда исследователей работает над тем, чтобы сделать роботов более мощными с помощью электроники и вычислительных возможностей на борту.

Возможно, что будущие версии микророботов смогут работать в координации и выполнять задачи, такие как перестановка материалов, сшивание кровеносных сосудов или отправка в человеческий мозг.

«Контроль над крошечным роботом – это, пожалуй, самое близкое к тому, чтобы уменьшиться до его размеров. Я думаю, что такие машины поведут нас в удивительные миры, которые слишком малы, чтобы их можно было увидеть», – сказал Мискин.

«Этот прорыв в исследованиях предоставляет интересную научную возможность для изучения новых вопросов, связанных с физикой активной материи, и может в конечном итоге привести к разработке футуристических роботизированных материалов», – сказал Сэм Стэнтон.

Стэнтон является программным менеджером Армейского исследовательского офиса, который поддержал исследования микроскопических роботов.

Видео, в котором Итай Коэн объясняет технологию, можно найти здесь.