Исследователи Корнелльского университета (в штате Нью-Йорк, США) установили электронные «мозги» на работающих на солнечной энергии роботах размерами от 100 до 250 микрометров (меньше головы муравья), чтобы те могли передвигаться автономно, без массивных для них других средств внешнего управления. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
В то время как многие исследователи разработали микророботов, которые могут ползать, плавать, ходить и складываться, к ним ранее всегда требовались дополнительные средства, чтобы управлять их движениями. Для этой цели использовались провода для подачи электрического тока или лазерные лучи, фокусируемые непосредственно на определенных точках роботизированных устройств.
Теперь инновация Корнелльского университета закладывает основу для нового поколения микроскопических устройств, которые могут автономно отслеживать бактерии, вынюхивать химические вещества, уничтожать загрязняющие вещества, проводить микрохирургические операции и вычищать бляшки из артерий.
«Теперь, когда у роботов имеется собственный встроенный «мозг», это похоже на снятие нити с марионетки», – отметил Итай Коэн, профессор физики, осуществлявший общее руководство разработкой. В проекте также приняли участие исследователи из его лабораторий – Алеша Молнар, Пол МакЮэн и докторант Майкл Рейнолдс, представленный как ведущий автор исследования.
«Мозг» новых роботов представляет собой устройство по типу CMOS (КМОП –«комплементарная структура металл-оксид-полупроводник»), применяемое в энергонезависимых электронных микросхемах. В данном случае CMOS генерирует сигнал, который создает серию прямоугольных волн со сдвигом по фазе, которые, в свою очередь, задают походку робота.
«Ноги» микроробота, созданного в Корнеле, представляют собой приводы на основе платины. Они, как и интегрированная схема CMOS, питаются от фотогальваники. Новые роботы примерно в 10 000 раз меньше, чем обычные роботизированные устройства со встроенной CMOS-электроникой, и они могут двигаться со скоростью более 10 микрометров в секунду.
«Важно, что способность передавать команды позволит нам задавать роботу инструкции, а внутренний «мозг» будет выяснять, как их выполнять. Поскольку реализована возможность двусторонней связи, робот может дать информацию операторам о своем окружении, а затем те могут отреагировать, дав соответствующую команду», – пояснил Коэн.
Разработанный той же группой исследователей производственный процесс, в основном касающийся настроек параметров фото- и литографических моделей, привел к созданию платформы, которая может позволить другим исследователям и разработчикам оснастить своих микроскопических роботов собственными специализированными функциями – от химических детекторов до фотогальванических «глаз», которые помогают роботам ориентироваться, чувствуя изменения в освещении.
«Это поможет появлению действительно сложных, высокофункциональных микроскопических роботов с высокой степенью программируемости, интегрированных не только с исполнительными механизмами, но и с датчиками – например, медицинских устройств, способных перемещаться в тканях, выявлять «хорошие» клетки и убивать «плохие», либо в восстановлении окружающей среды, когда робот может точно выявлять и знать, каким способом лучше всего устранять загрязняющие или опасные химические вещества», – отметил Рейнолдс.