Коллаборация под руководством Корнельского университета создала первых микроскопических роботов, которые включают в себя полупроводниковые компоненты, позволяющие управлять ими — и заставлять ходить — с помощью стандартных электронных сигналов.
Эти роботы размером примерно с парамеций служат шаблоном для создания еще более сложных версий, которые используют интеллект на основе кремния, могут производиться массово и когда-нибудь могут путешествовать через ткани и кровь человека.
Сотрудничество возглавляют Итаи Коэн, профессор физики, Пол МакИуэн, профессор физики Джона А. Ньюмана и их бывший научный сотрудник Марк Мискин, который сейчас является доцентом Пенсильванского университета.
Статья команды «Электронно интегрированные, массовые, микроскопические роботы» опубликована в журнале Nature .
Шагающие роботы — это последняя итерация и во многих отношениях эволюция предыдущих наноразмерных творений Коэна и МакИуэна, от микроскопических датчиков до машин оригами на основе графена.
Новые роботы имеют толщину около 5 микрон (микрон составляет одну миллионную метра), ширину 40 микрон и длину от 40 до 70 микрон. Каждый бот состоит из простой схемы, изготовленной из кремниевых фотоэлектрических элементов, которые, по сути, функционируют как торс и мозг, и четырех электрохимических приводов, которые функционируют как ноги.
Коллаборация под руководством Корнелла создала первых микроскопических роботов, которые включают в себя полупроводниковые компоненты, позволяющие управлять ими — и заставлять ходить — с помощью стандартных электронных сигналов. Предоставлено: Корнельский университет.
Исследователи управляют роботами, мигая лазерными импульсами на разных фотоэлектрических элементах, каждый из которых заряжает отдельный набор ног. Переключая лазер вперед и назад между передней и задней фотовольтаикой, робот ходит.
Роботы, безусловно, высокотехнологичны , но они работают с низким напряжением (200 милливольт) и малой мощностью (10 нановатт) и остаются прочными и надежными для своего размера. Поскольку они изготавливаются с помощью стандартных литографических процессов, их можно производить параллельно: около 1 миллиона ботов умещаются на 4-дюймовой кремниевой пластине.
Исследователи изучают способы дополнить роботов более сложной электроникой и бортовыми вычислениями — улучшения, которые в один прекрасный день могут привести к тому, что рои микроскопических роботов будут ползать и реструктурировать материалы, или зашивать кровеносные сосуды , или массово отправляться на зондирование больших участков человеческий мозг.
«Управление крошечным роботом , возможно, настолько близко к тому, чтобы уменьшить себя. Я думаю, что такие машины перенесут нас во всевозможные удивительные миры, которые слишком малы, чтобы их увидеть», — сказал Мискин, ведущий автор исследования.
«Этот научный прорыв предоставляет захватывающую научную возможность для исследования новых вопросов, относящихся к физике активной материи и, в конечном итоге, может привести к футуристическим роботизированным материалам», — сказал Сэм Стэнтон, руководитель программы в Исследовательском офисе армии, входящем в состав армии Командования по развитию боевых возможностей. Научно-исследовательская лаборатория, поддержавшая исследование.