Le plus petit robot programmable du monde est à peine visible
Un tout petit robot si petit qu'il est à peine visible peut néanmoins « sentir, penser et agir » de manière autonome, selon les ingénieurs qui l'ont construit. À la connaissance de l'équipe, cette invention conjointe est le plus petit robot programmable capable de se déplacer de façon autonome dans un fluide, réduisant le volume des conceptions précédentes d'environ 10 000 fois. Les chercheurs de l'Université de Pennsylvanie et de l'Université du Michigan qui ont développé l'appareil affirment que, jusqu'à présent, personne n'avait mis un véritable ordinateur — équipé d'un processeur, d'une mémoire, de capteurs et d'un système de propulsion — dans une plateforme aussi petite. Une tache de rousseur serait plus grande que le dispositif infime, et il ne mesure pas plus qu'un grain de sel; posé sur un penny, le microrobot est encore plus petit que la date gravée sur la pièce. Clignez des yeux et vous pourriez le perdre. Le design a un potentiel énorme, malgré sa taille minuscule. Sa plateforme entièrement programmable (qui ne fonctionne que lorsqu'elle est immergée dans un fluide) peut se déplacer, sentir, agir et calculer en utilisant des cellules solaires qui génèrent environ 100 nanowatts. Il peut même mesurer la température du fluide dans lequel il est immergé, et communiquer ces mesures en effectuant une petite danse, similaire à la façon dont les abeilles communiquent. « Ce n'est vraiment que le premier chapitre », déclare Marc Miskin, ingénieur en nanorobotiques de l'Université de Pennsylvanie. « Nous avons montré que vous pouvez mettre un cerveau, un capteur et un moteur dans quelque chose presque invisible et le faire survivre et fonctionner pendant des mois. Une fois que vous avez cette base, vous pouvez superposer toutes sortes d'intelligence et de fonctionnalité. Cela ouvre la porte à un tout nouvel avenir pour la robotique à l'échelle microscopique. » Avant cela, les plus petits robots autonomes et programmables mesuraient plus d'un millimètre, une étape connue depuis plus de deux décennies. Mais les tentatives de réduire la robotique plus encore se heurtent à la physique unique de l'échelle micrométrique, où des forces telles que la traînée et la viscosité prennent le pas sur la gravité et l'inertie. « Si vous êtes assez petit, pousser dans l'eau, c'est comme pousser dans du goudron », explique Miskin. La percée a été obtenue en combinant deux inventions récentes : un ordinateur microscopique développé par les chercheurs de l'Université du Michigan et un système de propulsion spécialement conçu à l'Université de Pennsylvanie. Le système de propulsion ne repose sur aucune pièce mobile; le microrobot n'a pas d'extensions ressemblant à des membres car elles seraient difficiles à fabriquer petites et se casseraient facilement. Au lieu de cela, il fonctionne en générant un champ électrique qui crée un flux de molécules autour du corps du robot. « C'est comme si le robot était dans une rivière en mouvement, mais le robot fait aussi bouger la rivière », déclare Miskin. Mettre un ordinateur sur une plateforme aussi petite a nécessité une refonte totale de la programmation et des circuits à semiconducteurs, affirme David Blaauw, informaticien à l'Université du Michigan. Le résultat est un microrobot, cinq ans de travail, qui peut se synchroniser avec d'autres, formant des groupes complexes et en mouvement, semblables à des bancs de poissons. Théoriquement, ces groupes pourraient continuer à fonctionner de manière autonome pendant des mois, à condition d'être chargés par une lumière LED sur leurs panneaux solaires. Les chercheurs restent optimistes quant à l'avenir, espérant augmenter la mémoire embarquée de leurs robots rudimentaires pour permettre des comportements autonomes plus sophistiqués. Peut-être qu'un dispositif microscopique comme celui-ci pourrait devenir le gardien de la santé cellulaire de notre corps. De petits robots, de grandes possibilités. L'étude a été publiée dans Science Robotics.
In This Article:
Comment ce microrobot peut se mouvoir, sentir et calculer
Une plateforme entièrement programmable (qui ne fonctionne que lorsqu'elle est immergée dans un fluide) peut se déplacer, sentir, agir et calculer en utilisant des cellules solaires qui génèrent environ 100 nanowatts. Elle peut même mesurer la température du fluide et communiquer ces mesures par une petite danse, similaire à la communication des abeilles. « Ce n'est vraiment que le premier chapitre », déclare Marc Miskin, ingénieur en nanorobotiques de l'Université de Pennsylvanie. « Nous avons montré que vous pouvez mettre un cerveau, un capteur et un moteur dans quelque chose presque invisible et le faire survivre et fonctionner pendant des mois. Une fois que vous avez cette base, vous pouvez superposer toutes sortes d'intelligence et de fonctionnalité. Cela ouvre la porte à un tout nouvel avenir pour la robotique à l'échelle microscopique. » La percée résulte de la combinaison de deux inventions récentes : un ordinateur microscopique développé par l'Université du Michigan et un système de propulsion conçu à l'Université de Pennsylvanie. Le système de propulsion ne repose sur aucune pièce mobile ; le microrobot n'a pas d'extensions ressemblant à des membres, car elles seraient difficiles à fabriquer petites et se casseraient facilement. Au lieu de cela, il génère un champ électrique qui crée un flux de molécules autour du corps du robot. « C'est comme si le robot était dans une rivière en mouvement, mais le robot fait aussi bouger la rivière », explique Miskin. Mettre un ordinateur sur une plateforme aussi petite a nécessité une refonte totale de la programmation et des circuits à semiconducteurs, selon David Blaauw. Le microrobot, cinq ans de travail, peut se synchroniser avec d'autres et former des groupes complexes et en mouvement, semblables à des bancs de poissons. Théoriquement, ces groupes pourraient continuer à fonctionner de manière autonome pendant des mois, à condition d'être alimentés par la lumière LED sur leurs panneaux solaires. Les chercheurs restent optimistes sur l'avenir et espèrent pouvoir augmenter la mémoire embarquée pour permettre des comportements autonomes plus sophistiqués.
Des défis physiques et les limites de l’échelle micrométrique
Jusqu'à présent, les plus petits robots autonomes et programmables mesuraient plus d'un millimètre, une étape réalisée il y a plus de deux décennies. Mais les tentatives de réduire davantage la robotique se heurtent à la physique unique de l'échelle micrométrique, où des forces telles que la traînée et la viscosité prennent le pas sur la gravité et l'inertie. « Si vous êtes assez petit, pousser dans l'eau, c'est comme pousser dans du goudron », explique Miskin. La percée a été obtenue en combinant deux inventions récentes : un ordinateur microscopique développé par l'Université du Michigan et un système de propulsion spécialement conçu à l'Université de Pennsylvanie. Le système de propulsion ne repose sur aucune pièce mobile ; le microrobot n'a pas d'extensions ressemblant à des membres car elles seraient difficiles à fabriquer à cette échelle et se casseraient facilement. Au lieu de cela, il génère un champ électrique qui crée un flux de molécules autour du corps du robot. « C'est comme si le robot était dans une rivière en mouvement, mais le robot fait aussi bouger la rivière », déclare Miskin. Mettre un ordinateur sur une plateforme aussi petite a nécessité une refonte totale de la programmation et des circuits à semi-conducteurs, affirme David Blaauw. Le résultat est un microrobot, cinq ans de travail, qui peut se synchroniser avec d'autres et former des groupes complexes capables de se mouvoir, semblables à des bancs de poissons. Théoriquement, ces groupes pourraient continuer à fonctionner de manière autonome pendant des mois, à condition d'être rechargés par une lumière LED sur leurs panneaux solaires. Les chercheurs restent optimistes quant à l'avenir et espèrent pouvoir augmenter la mémoire embarquée pour permettre des comportements autonomes plus sophistiqués.
Publication et images associées
La étude a été publiée dans Science Robotics. Voici les images associées à cette découverte (utilisées pour transmettre l'histoire visuelle du microrobot) :
