Elektronik “Beynin” Akıllı Mikro Robotlara Yürüme Özelliği Kazandırıyor

Cornell Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, 100 ila 250 mikrometre büyüklüğünde güneş enerjisi ile çalışan robotlara elektronik “beynin” yerleştirdi ve böylece bu robotların dışarıdan kontrol edilmeden bağımsız olarak yürüyebilmesini sağladı.

Yeni araştırma makalesi “Mikroskobik Robotlarda Dijital Kontrol” adlı makale, Science Robotics dergisinde yayımlandı.

Araştırmacı gruplar, already mikroskobik makineler geliştirdiler ve bu makinelerin sürünme, yüzme, kendilerini katlama ve daha birçok şeyi yapma yeteneği vardı. Ancak, hareket oluşturmak ve elektrik akımı sağlamak için her zaman teller kullanıldı veya lazer ışınları robotların belirli noktalarına odaklandı.

Itai Cohen fizik profesörüdür.

“Önce, bu ‘ipler’i manipüle etmek zorundaydık, böylece robottan herhangi bir cevap alabilirdik,” diyor Prof. Cohen. “Ama şimdi bu beyinleri taşıyoruz, bu kuklanın iplerini çıkarmak gibi. Pinokyo bilinç kazandığında olduğu gibi.”

Yeni gelişmeler, bakterileri izlemek, kimyasalları tanımlamak, kirleticilerle mücadele etmek ve daha birçok şeyi yapabilen mikroskobik cihazların yeni bir neslini getirebilir.

Ekibe Cohen, Alyosha Maoinar, elektrik ve bilgisayar mühendisliği yardımcı doçenti; ve Paul McEuen, fizik bilimi profesörü dahil oldu. Makalenin baş yazarı, doktora sonrası araştırmacı Michael Reynolds’dır.

Elektronik “Beynin” Nedir?

Ekibin bahsettiği elektronik “beyin”, bir thousand transistör ve diyot, direnç ve kondansatör dizisinden oluşan bir complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) saat devresidir. Entegre CMOS devresi, robotun adımını belirleyen bir dizi faz kaydırmalı kare dalga frekansı üretebilen bir sinyal oluşturabilir. Robotun bacakları platin esaslı aktüatörlerdir ve hem devre hem de bacaklar fotovoltaik tarafından güçlendirilir.

“Sonuçta, bir komut iletişimini sağlayabilme yeteneği, robota talimatlar verebilmemizi sağlayacak ve dahili beyin bunları nasıl gerçekleştireceğini belirleyecek,” diyor Cohen. “Sonra robota konuşuyoruz. Robot bize çevresiyle ilgili bir şey söyleyebilir ve sonra biz ona, ‘Tamam, oraya git ve neler olduğunu anlamaya çalış,’ diyebiliriz.”

Daha büyük ölçekli robotlar, yaklaşık 10.000 kez daha büyük olan bu yeni geliştirilen robota göre, dahili CMOS elektroniklerine sahiptir ve bu robot 10 mikrometre saniye başına daha hızlı yürüyebilir.

Ekibin geliştirdiği yenilikçi üretim süreci, diğer araştırmacılara mikroskobik robotlara kendi uygulamalarını yerleştirmelerine yardımcı olacak bir platform sunuyor; bu uygulamalar kimyasal dedektörler veya fotovoltaik “gözler” olabilir ve bu gözler, ışık değişimlerini algılayarak robotların navigasyonunu sağlayabilir.

“Bu, gerçekten karmaşık, yüksek fonksiyonlu mikroskobik robotları hayal etmemizi sağlıyor; bu robotlar yüksek derecede programlanabilir ve yalnızca aktüatörlerle değil, aynı zamanda sensörlerle entegre edilebilir,” diyor Reynolds. “Tıpta uygulamalar konusunda heyecanlıyız – doku içinde hareket edebilen, iyi hücreleri tanımlayabilen ve kötü hücreleri öldürebilen bir şey – ve çevre temizleme konusunda, kirleticileri parçalayabilen veya tehlikeli bir kimyasal algılayabilen ve ondan kurtulabilen bir robota sahip olmak gibi.”