Bộ não Điện tử Cho Phép Các Robot Vi Điểm Thông Minh Đi Bộ

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell đã cài đặt các bộ não điện tử trên các robot năng lượng mặt trời có kích thước chỉ từ 100 đến 250 micromet, cho phép chúng đi bộ tự động mà không cần điều khiển từ bên ngoài. 

Bài nghiên cứu mới có tiêu đề “Microscopic Robots with Onboard Digital Control,” được xuất bản trên Science Robotics. 

Các nhóm nghiên cứu đã phát triển các máy vi mô có khả năng bò, bơi, tự gấp lại và nhiều hơn. Tuy nhiên, dây luôn được sử dụng để tạo ra chuyển động và cung cấp dòng điện, hoặc tia laser phải được tập trung vào các vị trí cụ thể của robot. 

Itai Cohen là giáo sư vật lý. 

“Trước đây, chúng tôi thực sự phải điều khiển những ‘dây’ này để có được bất kỳ phản ứng nào từ robot,” giáo sư Cohen nói. “Nhưng bây giờ chúng tôi có những bộ não trên tàu, giống như tháo dây khỏi búp bê. Giống như khi Pinocchio có được ý thức.” 

Những phát triển mới này có thể giúp đưa ra một thế hệ thiết bị vi mô mới có thể thực hiện các việc như theo dõi vi khuẩn, xác định hóa chất, chống ô nhiễm và nhiều hơn. 

Đội ngũ bao gồm các nhà nghiên cứu từ các phòng thí nghiệm của Cohen, Alyosha Maoinar, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính; và Paul McEuen, giáo sư khoa học vật lý. Tác giả chính của bài báo là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Michael Reynolds. 

Bộ não Điện tử Là Gì 

Bộ não điện tử mà đội ngũ đang nói đến là một mạch đồng hồ CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) bao gồm một nghìn transistor và một mảng điốt, điện trở và tụ điện. Với mạch CMOS tích hợp, một tín hiệu có thể được tạo ra để sản xuất một loạt tần số sóng vuông lệch pha mà đặt chế độ đi của robot. Chân của robot là các bộ phận hoạt động dựa trên bạch kim, và cả mạch và chân đều được cung cấp năng lượng bởi quang điện. 

“Cuối cùng, khả năng truyền đạt lệnh sẽ cho phép chúng tôi đưa ra hướng dẫn cho robot, và bộ não bên trong sẽ tìm ra cách thực hiện chúng,” Cohen nói. “Sau đó chúng tôi đang có một cuộc trò chuyện với robot. Robot có thể cho chúng tôi biết điều gì đó về môi trường của nó, và sau đó chúng tôi có thể phản ứng bằng cách nói, ‘OK, đi đến đó và thử tìm hiểu xem điều gì đang xảy ra.’” 

Các robot macroscale có điện tử CMOS trên tàu có kích thước lớn hơn khoảng 10.000 lần so với robot mới được phát triển này, có thể đi bộ với tốc độ nhanh hơn 10 micromet mỗi giây. 

Quy trình sản xuất sáng tạo được phát triển bởi đội ngũ đã dẫn đến một nền tảng có thể giúp các nhà nghiên cứu khác trang bị cho các robot vi mô với các ứng dụng riêng của họ, có thể bao gồm các bộ phận phát hiện hóa chất hoặc các ‘mắt’ quang điện giúp robot điều hướng bằng cách cảm nhận sự thay đổi của ánh sáng. 

“Điều này cho phép bạn tưởng tượng ra các robot vi mô phức tạp, chức năng cao với mức độ lập trình cao, tích hợp với không chỉ các bộ phận hoạt động mà còn với các cảm biến,” Reynolds nói. “Chúng tôi rất hào hứng về các ứng dụng trong y học — một thứ gì đó có thể di chuyển trong mô và xác định các tế bào tốt và tiêu diệt các tế bào xấu — và trong việc khắc phục môi trường, nếu bạn có một robot biết cách phá vỡ các chất ô nhiễm hoặc cảm nhận một hóa chất nguy hiểm và loại bỏ nó.”