นักวิจัยพัฒนาโรบอตขนาดจิ๋วที่สามารถ “เดิน” ได้

เป็นผลงานที่น่าประทับใจในด้านหุ่นยนต์ โดยนักวิจัยได้สร้างโรบอตขนาดจิ๋วที่สามารถควบคุมได้ด้วยส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ที่มีอยู่ในตัวโรบอต ซึ่งสามารถ “เดิน” ได้ด้วยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์มาตรฐาน

โรบอตขนาดจิ๋วเหล่านี้มีขนาดเท่ากับปาราเมเซียม และจะทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับโครงการในอนาคต ซึ่งรวมถึงรุ่นที่ซับซ้อนกว่าด้วยอินเทลลิเจนซ์ที่ใช้ซิลิกอน การผลิตจำนวนมากของโรบอตเหล่านี้ และรุ่นที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านเนื้อเยื่อและเลือดของมนุษย์ได้

งานนี้เป็นการร่วมมือระหว่างมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ โดยมี Itai Cohen เป็นศาสตราจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ และ Paul McEuen เป็น John A. Newman Professor of Physical Science รวมถึง Marc Miskin ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย

ผลงานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 26 สิงหาคม ใน Nature โดยมีชื่อเรื่องว่า “Electronically Integrated, Mass-Manufactured, Microscopic Robots”

โครงการในระดับนาโนก่อนหน้านี้

โรบอตขนาดจิ๋วที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ถูกสร้างขึ้นจากงานวิจัยก่อนหน้านี้ของ Cohen และ McEuen ซึ่งรวมถึงเซ็นเซอร์ในระดับนาโนและเครื่องจักรออริกามิจากกราฟีน

โรบอตขนาดจิ๋วใหม่นี้มีขนาดประมาณ 5 ไมโครเมตรในความหนา 40 ไมโครเมตรในความกว้าง และระหว่าง 40 ถึง 70 ไมโครเมตรในความยาว โดย 1 ไมโครเมตรเท่ากับหนึ่งในล้านเมตร

แต่ละโรบอตมีวงจรที่เรียบง่ายซึ่งทำจากซิลิกอนโฟโตวอลตาอิกและอิเล็กโทรเคมีคัลแอคชูเอเตอร์ 4 ตัว ซิลิกอนโฟโตวอลตาอิกทำหน้าที่เป็นลำตัวและสมอง ในขณะที่อิเล็กโทรเคมีคัลแอคชูเอเตอร์ทำหน้าที่เป็นขา

การควบคุมโรบอตขนาดจิ๋ว

เพื่อควบคุมโรบอต นักวิจัยจะส่งสัญญาณเลเซอร์ไปยังโฟโตวอลตาอิกที่แตกต่างกัน โดยแต่ละตัวประกอบเป็นชุดขาที่แยกจากกัน โรบอตสามารถ “เดิน” ได้เมื่อสัญญาณเลเซอร์ถูกเปลี่ยนไปมาระหว่างโฟโตวอลตาอิกหน้าและหลัง

โรบอตเหล่านี้ทำงานที่ความต่ำของ 200 มิลิวอลต์ และใช้พลังงานเพียง 10 นาโนวัตต์ วัสดุเหล่านี้มีความแข็งแรงสำหรับวัตถุขนาดเล็ก และสามารถผลิตขนานกันได้เนื่องจากใช้กระบวนการลิθοกราฟฟี่มาตรฐาน ในแผ่นซิลิกอนขนาด 4 นิ้ว สามารถมีโรบอตได้ประมาณ 1 ล้านตัว

ทีมงานกำลังพัฒนาโรบอตให้มีพลังมากขึ้นผ่านอิเล็กทรอนิกส์และการคำนวณบนเครื่อง

เป็นไปได้ที่รุ่นอนาคตของโรบอตขนาดจิ๋วอาจทำงานเป็นฝูงและทำภารกิจต่างๆ เช่น การปรับเปลี่ยนโครงสร้างวัสดุ การเย็บหลอดเลือด หรือส่งไปยังสมองของมนุษย์

“การควบคุมโรบอตขนาดจิ๋วอาจเป็นเรื่องที่ใกล้เคียงที่สุดในการย่อร่างตัวเองลง I คิดว่าเครื่องจักรเหล่านี้จะพาเราเข้าสู่โลกที่น่าเหลือเชื่อที่มีขนาดเล็กเกินกว่าที่จะเห็น” Miskin กล่าว

“การวิจัยนี้เปิดโอกาสทางวิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้นสำหรับการสำรวจคำถามใหม่ที่เกี่ยวข้องกับฟิสิกส์ของวัสดุอันตราย และอาจนำไปสู่วัสดุโรบอตในอนาคต” Sam Stanton กล่าว Stanton เป็นผู้จัดการโปรแกรมของ Army Research Office ซึ่งให้การสนับสนุนการวิจัยโรบอตขนาดจิ๋ว

วิดีโอของ Itai Cohen ที่อธิบายเทคโนโลยีนี้สามารถพบได้ที่ ที่นี่