Najmniejszy na świecie programowalny robot ledwo widoczny — potrafi samodzielnie myśleć, czuwać i działać
Mały robot, tak mały, że ledwo go widać, potrafi jednak „wyczuwać, myśleć i działać” samodzielnie, według inżynierów, którzy go zbudowali. Według najlepszej wiedzy zespołu, to najmniejszy na świecie programowalny robot, który potrafi autonomicznie poruszać się w cieczy, redukując objętość poprzednich projektów o około 10 000 razy. Naukowcy z Uniwersytetu Pensylwanii i Uniwersytetu Michigan, którzy go opracowali, twierdzą, że dotąd nikt nie włożył prawdziwego komputera — wyposażonego w procesor, pamięć, czujniki i napęd — w platformę tak małą. Powiązane: Małe roboty skutecznie usunęły zapalenie płuc z płuc myszy. Pieg byłby większy niż samo mikroskopijne urządzenie, które nie jest większe niż ziarenko soli. Gdy umieszczono go na centowej monecie, mikrorobot jest jeszcze mniejszy niż data wybita na tej monecie. Mrugnij, a możesz go przegapić. Projekt ma ogromny potencjał, pomimo swojego mikroskopijnego rozmiaru. Jego twórcy twierdzą, że w pełni programowalna platforma (która działa tylko wtedy, gdy jest zanurzona w cieczy) potrafi poruszać się, wyczuwać, działać i obliczać, wykorzystując ogniwa słoneczne generujące około 100 nanowatów mocy. Może nawet mierzyć temperaturę cieczy, w której się znajduje, i przekazywać te pomiary, wykonując mały „taniec”, podobny do sposobu, w jaki pszczoły komunikują. „To naprawdę dopiero pierwszy rozdział,” mówi Marc Miskin, inżynier nanorobotyki z Uniwersytetu Pensylwanii. „Widzieliśmy, że można włożyć mózg, czujnik i silnik do czegoś prawie niewidocznego, i że potrafi przetrwać oraz działać przez miesiące.” „Gdy masz ten fundament, możesz nawarstwiać wszelkiego rodzaju inteligencję i funkcjonalność. Otwiera to drzwi do zupełnie nowej przyszłości robotyki w skali mikro.” Wcześniej najmniejsze autonomiczne, programowalne roboty były większe niż milimetr, co zostało osiągnięte ponad dwie dekady temu. Ale próby skracania rozmiarów napotykały przeszkody: unikalna fizyka skali mikrometra, gdzie siły takie jak opór i lepkość przejmują rolę grawitacji i bezwładności. „Jeśli jesteś wystarczająco mały, pchanie w wodzie jest jak pchanie przez smołę,” wyjaśnia Miskin. Przełom udało się osiągnąć dzięki połączeniu dwóch najnowszych wynalazków: mikroskopijnego komputera opracowanego przez badaczy z Uniwersytetu Michigan oraz specjalnie zaprojektowanego systemu napędowego opracowanego na Uniwersytecie Pensylwanii. Napęd nie opiera się na ruchomych częściach; mikrorobot nie ma kończyn, ponieważ byłyby trudne do zbudowania i łatwo by się złamały. Zamiast tego działa poprzez generowanie pola elektrycznego, które wytwarza przepływ cząsteczek wokół ciała robota. „To tak, jakby robot był w płynącej rzece, a jednocześnie powodował ruch rzeki,” mówi Miskin. „Zagnieżdżenie komputera na tak małej platformie wymagało całkowitego przemyślenia programowania i obwodów półprzewodnikowych,” mówi David Blaauw, naukowiec komputerowy z Uniwersytetu Michigan. „Wynikiem jest mikrorobot, pięć lat w tworzeniu, który potrafi synchronizować się z innymi, tworząc złożone, ruchome grupy podobne do ławic ryb.” „Teoretycznie te grupy mogłyby działać autonomicznie przez miesiące, pod warunkiem że będą zasilane światłem LED na swoich panelach słonecznych.” „Naukowcy są optymistyczni, że z czasem, wraz z dalszymi postępami, będą w stanie zwiększyć pamięć na pokładzie ich robotów, aby umożliwić bardziej złożone programowanie i bardziej zaawansowane zachowania autonomiczne.” „Być może pewnego dnia mikro urządzenie takie jak to mogłoby stać się strażnikiem zdrowia komórek w naszym ciele.” „Z małych robotów rosną wielkie możliwości…” „Badanie opublikowano w Science Robotics.”
In This Article:
Niewiarygodny rozmiar: mikrorobot o wymiarach zaledwie 0,2 × 0,3 × 0,05 mm
Pieg byłby większy niż samo mikroskopijne urządzenie, które nie jest większe niż ziarenko soli. Gdy umieszczono go na centowej monecie, mikrorobot jest jeszcze mniejszy niż data wybita na tej monecie. Blink, a możesz go przegapić. Mikrorobot ma kształt tik? nie. Mierzy 200 × 300 mikrometrów szerokości i 50 mikrometrów grubości — to odpowiednio 0,2 × 0,3 mm i 0,05 mm. Projekt ma ogromny potencjał, mimo swojego mikroskopijnego rozmiaru. Jest to najmniejszy na świecie autonomiczny, programowalny robot, który potrafi przemieszczać się w cieczy, a jego miniaturowe wymiary porównuje się z ziarenkiem soli.
Zasilanie, pomiar temperatury i tańczące komunikowanie
Jest w pełni programowalna platforma, która działa tylko gdy jest zanurzona w cieczy i potrafi poruszać się, wyczuwać, działać i obliczać, używając ogniw słonecznych generujących około 100 nanowatów mocy. Potrafi także mierzyć temperaturę płynu w którym się znajduje i przekazywać te pomiary tańczącym ruchami, przypominającymi sposób, w jaki honey bees komunikują. „To naprawdę dopiero pierwszy rozdział,” mówi Marc Miskin, inżynier nanorobotyki z Uniwersytetu Pensylwanii. „Widzieliśmy, że można włożyć mózg, czujnik i silnik do czegoś prawie niewidocznego, i że potrafi przetrwać i działać przez miesiące.” „Gdy masz ten fundament, możesz nawarstwiać wszelkiego rodzaju inteligencję i funkcjonalność. Otwiera to drzwi do zupełnie nowej przyszłości robotyki w skali mikro.”
Przełom w projektowaniu: połączenie dwóch najnowszych wynalazków
Przełom został osiągnięty dzięki połączeniu dwóch najnowszych wynalazków: mikroskopijnego komputera opracowanego przez badaczy z Uniwersytetu Michigan oraz specjalnie zaprojektowanego systemu napędowego opracowanego na Uniwersytecie Pensylwanii. Napęd nie opiera się na ruchomych częściach; mikrorobot nie ma kończyn, bo byłyby trudne do zbudowania i łatwo by się złamały. Zamiast tego działa poprzez generowanie pola elektrycznego, które wytwarza przepływ cząsteczek wokół ciała robota. „To tak, jakby robot był w płynącej rzece, a jednocześnie powodował ruch rzeki,” mówi Miskin. „Zagnieżdżenie komputera na tak małej platformie wymagało całkowitego przemyślenia programowania i obwodów półprzewodnikowych,” mówi David Blaauw. „Wynikiem jest mikrorobot, pięć lat w tworzeniu, który potrafi synchronizować się z innymi, tworząc złożone, ruchome grupy podobne do ławic ryb.” „Teoretycznie te grupy mogłyby działać autonomicznie przez miesiące, pod warunkiem że będą zasilane światłem LED na swoich panelach słonecznych.”
Przyszłość mikrorobotów: od nauki do strażnika zdrowia komórek i dalsze plany
Naukowcy są optymistyczni, że z czasem, wraz z postępem, będą w stanie zwiększyć pamięć na pokładzie ich robotów, umożliwiając bardziej złożone programowanie i bardziej zaawansowane zachowania autonomiczne. Być może pewnego dnia mikro urządzenie takie jak to mogłoby stać się strażnikiem zdrowia komórek w naszym ciele. Badanie opublikowano w Science Robotics.
