Forskare Utvecklar Första Mikroskopiska Robotar som Kan “Gå”

I ett genombrott inom robotikområdet har forskare skapat de första mikroskopiska robotarna som kan kontrolleras genom sina integrerade halvledarkomponenter. Robotarna kan “gå” med bara standardmässiga elektroniska signaler.

De mikroskopiska robotarna är storleksmässigt jämförbara med en paramecium, och de kommer att fungera som grund för framtida projekt. Några av dessa projekt kan inkludera komplexa versioner med silikonbaserad intelligens, massproduktion av sådana robotar och versioner som kan röra sig genom mänskliga vävnader och blod.

Arbetet var ett samarbete lett av Cornell University, som inkluderade Itai Cohen, professor i fysik. Andra medlemmar i teamet inkluderade Paul McEuen, John A. Newman Professor of Physical Science, samt Marc Miskin, biträdande professor vid University of Pennsylvania.

Deras arbete publicerades den 26 augusti i Nature, med titeln “Elektroniskt Integrerade, Massproducerade, Mikroskopiska Robotar.”

Tidigare NanoskalaProjekt

De nyligen utvecklade mikroskopiska robotarna byggdes på tidigare arbete utfört av Cohen och McEuen. Några av deras tidigare nanoskala-projekt inkluderade mikroskopiska sensorer och grafenbaserade origami-maskiner.

De nya mikroskopiska robotarna är cirka 5 mikron tjocka, 40 mikron breda och mellan 40 och 70 mikron långa. En mikron är bara en miljondel av en meter.

Varje robot har en enkel krets som tillverkats av silikon-fotovoltaiska celler och fyra elektrokemiska aktuatorer. Silikon-fotovoltaiska cellerna fungerar som torso och hjärna, medan de elektrokemiska aktuatorerna fungerar som ben.

Styrning av Mikroskopiska Robotar

För att styra robotarna använder forskarna laserpulser som skickas till olika fotovoltaiska celler, där varje cell utgör en separat uppsättning ben. Robotarna kan “gå” när lasern växlas fram och tillbaka mellan främre och bakre fotovoltaiska celler.

Robotarna fungerar bara vid en låg spänning på 200 millivolt och drivs av bara 10 nanowatt effekt. Materialet är starkt för ett sådant litet föremål, och de kan tillverkas parallellt eftersom de konstrueras med standardmässiga litografiska processer. På en enda fyra tum stor silikonwafer kan det finnas runt en miljon robotar.

Teamet undersöker nu hur man kan göra robotarna kraftfullare genom elektronik och omborddatorer.

Det är möjligt att framtida versioner av mikrorobotar kan fungera i svärmar och utföra uppgifter som omstrukturering av material, syrning av blodkärl eller skickas till den mänskliga hjärnan.

“Att styra en liten robot är kanske så nära man kan komma till att förminska sig själv. Jag tror att maskiner som dessa kommer att ta oss in i alla slags fantastiska världar som är för små för att se,” sa Miskin.

“Denna forskningsgenombrott erbjuder spännande vetenskapliga möjligheter för att undersöka nya frågor som är relevanta för fysiken i aktiv materia och kan slutligen leda till framtida robotiska material,” sa Sam Stanton.

Stanton är programchef för Army Research Office, som stödde den mikroskopiska robotforskningen.

En video där Itai Cohen förklarar tekniken kan hittas här.