A Pennsylvania Egyetem és a Michigan Egyetem kutatói forradalmi áttörést értek el a robotika területén: létrehozták a világ legkisebb teljesen programozható, autonóm robotjait, amelyek mikroszkópikus úszógépek, képesek önállóan érzékelni és reagálni a környezetükre, hónapokig működni, és mindössze egy centet költenek darabonként.
Szinte láthatatlanok szabad szemmel, mindegyik robot körülbelül 200 x 300 x 50 mikrométer méretű, kisebb egy sószemnél. Ez azt jelenti, hogy körülbelül 0,2 x 0,3 x 0,05 milliméter nagyságúak, ami a baktériumok és egysejtű organizmusok méretskálájába helyezi őket.
Újszerű meghajtás és intelligencia
A legnagyobb kihívást az jelentette, hogy ilyen apró méretben hogyan lehet működő robotot építeni. Marc Miskin, a Penn Műszaki Kar elektrotechnikai és rendszermérnöki tanszékének docense elmondta: "A terület gyakorlatilag 40 éve ragadt ezen a problémán".
A robotok fénnyel működnek, és mikroszkópikus számítógépeket hordoznak, programozhatók összetett minták szerint való mozgásra, érzékelik a helyi hőmérsékletet és ennek megfelelően módosítják útvonalaikat. Az igazi áttörés a meghajtási rendszerben rejlik: elektromos mezőt generálnak, amely megmozgatja az ionokat a környező oldatban, az ionok pedig a közeli vízmolekulákat lökik, így animálják a robot teste körüli vizet.
Miniaturizált számítógépes agy
Az igazi csoda azonban a robotok "agyában" rejlik. A világrekordot tartó legkisebb számítógépet David Blaauw csapata fejlesztette ki a Michigani Egyetemen. A robot mindössze 75 nanowatt energiát kap a mikroszkópikus napelemeivel, ami több mint 100 000-szer kevesebb, mint amit egy okosóra fogyaszt.
A robot számítógépének ilyen kevés energiával való működtetéséhez a michigani csapat speciális áramköröket fejlesztett ki, amelyek rendkívül alacsony feszültségen működnek, és több mint 1000-szeresére csökkentik a számítógép energiafogyasztását.
Orvosi alkalmazások és jövőkép
A robotok az orvostudomány területén az egyes sejtek egészségének megfigyelésével és a gyártásban mikroszkópikus eszközök összeállításának segítésével hozhatnak előrelépést. A Science Robotics folyóiratban bemutatott robotok szenzorokban rendelkeznek, amelyek egy Celsius-fok harmadának pontosságával érzékelik a hőmérsékletet, és a növekvő hőmérséklet felé mozoghatnak, vagy jelenthetik a hőmérsékletet a sejtek aktivitásának mérőszámaként.
Miskin szerint "Ez igazából csak az első fejezet. Megmutattuk, hogy be lehet tenni egy agyat, egy szenzort és egy motort valami szinte láthatatlanul kicsi dologba, és hónapokig túlél és működik. Ha megvan ez az alap, mindenféle intelligenciát és funkcionalitást rá lehet építeni".
Ez az áttörés új korszakot nyithat a mikro-robotikában, ahol a jövőben akár gyógyszerek célzott szállítása, sejt-szintű diagnosztika vagy mikroszkópikus gyártási folyamatok válhatnak valósággá.
Forrás: Penn Engineering - https://www.seas.upenn.edu/stories/penn-and-umich-create-worlds-smallest-programmable-autonomous-robots/
A cikk AI segítségével készült, hiteles nemzetközi forrásokból származó információk alapján.