电子“大脑”使智能微型机器人能够行走

康奈尔大学的一组研究人员在仅100到250微米大小的太阳能机器人上安装了电子“大脑”，使其能够在没有外部控制的情况下自主行走。

这项新研究论文题为“带有内部数字控制的微观机器人”，已发表在科学机器人杂志上。

研究人员已经开发出了微观机器，可以爬行、游泳、折叠自己等，但是这些机器需要通过电线来产生运动和提供电流，或者需要将激光束聚焦在机器的特定位置。

Itai Cohen是一位物理学教授。

“以前，我们必须操纵这些‘线’才能得到机器的任何反应，”Cohen教授说。“但是现在我们有了这些内部的大脑，就像从木偶上解开了线一样。就像皮诺曹获得了意识一样。”

这些新发展可能会带来一代新的微观设备，可以追踪细菌、识别化学物质、对抗污染物等等。

研究团队包括Cohen、Alyosha Maoinar（电气和计算机工程副教授）以及Paul McEuen（物理科学教授）的实验室。论文的首席作者是博士后研究员Michael Reynolds。

什么是电子“大脑”

研究人员所说的电子“大脑”是一个由一千个晶体管和二极管、电阻器和电容器阵列组成的互补金属氧化物半导体（CMOS）时钟电路。通过集成的CMOS电路，可以生成一系列相位偏移的方波频率来设置机器人的步态。机器人的腿是基于铂的执行器，电路和腿都由光伏电池供电。

“最终，能够传达命令的能力将使我们能够给机器人指令，内部的大脑将会弄清楚如何执行它们，”Cohen说。“然后我们就可以与机器人进行对话。机器人可能会告诉我们关于其环境的信息，然后我们可能会通过告诉它‘好吧，去那里尝试弄清楚发生了什么’来做出反应。”

具有内部CMOS电子设备的宏观机器大约是这项新开发的机器的10,000倍大小，这种机器也可以以每秒10微米以上的速度行走。

该团队开发的创新制造工艺已经导致了一个可以帮助其他研究人员为微观机器人配备自己的应用程序的平台，这些应用程序可能包括化学探测器或光伏“眼睛”，这些眼睛可以帮助机器人通过感知光线变化来导航。

“这让你想象到真正复杂、高度功能化的微观机器人，它们具有很高的可编程性，不仅与执行器集成，还与传感器集成，”Reynolds说。“我们对在医学领域的应用感到兴奋——比如可以在组织中移动、识别良性细胞和杀死恶性细胞的机器人——以及在环境修复方面的应用，比如如果你有一个知道如何分解污染物或感知危险化学物质并消除它的机器人。”