Tutkijaryhmä Michiganin yliopistosta ja Pennsylvanian yliopistosta esitteli maailman pienimmät ohjelmoitavat ja itsenäiset robotit, joiden koko on vain 0,2 x 0,3 x 0,05 millimetriä. Nämä laitteet, jotka ovat käytännössä näkymättömiä paljaalla silmällä, voivat toimia useita kuukausia ja pyrkivät muuttamaan aloja kuten lääketiede ja tuotanto, koska ne pystyvät uimaan, käsittelemään aistimustietoa ja suorittamaan tehtäviä itsenäisesti. Science Robotics -lehdessä julkaistu tulos on kahden laitoksen yhteistyön tulos ja merkitsee tärkeää vaihetta robottien miniatyrisoinnissa, avaten uusia mahdollisuuksia teknologian kehitykselle.
Sisällysluettelo
Sähkömoottorit ja erittäin kompaktit laskentajärjestelmät: avain edistykseen.
Michiganin yliopiston ja Pennsylvanian yliopiston mikroskooppiset robotit ratkaisevat teknisen ongelman, joka on rajoittanut mikrorobotiikan kehitystä vuosikymmenten ajan: itsenäisen liikkumisen .
Jokainen robotti, jonka valmistus maksaa vain yhden sentin, on varustettu elektronisella ”aivoilla”, jotka pystyvät vastaanottamaan ja käsittelemään signaaleja ympäristöstä ja suorittamaan ohjelmoituja ohjeita. Niiden koko, joka on verrattavissa monien mikro-organismien kokoon, mahdollistaa niiden toiminnan tiloissa, joihin ihminen ei pääse.
Nämä robotit toimivat yhdistämällä innovatiivisen moottorin ja erittäin kompaktin laskentajärjestelmän. Pennsylvanian tiimin kehittämä liikkumisjärjestelmä mahdollistaa robottien liikkumisen monimutkaisilla reiteillä ja koordinoida liikkeitään ryhmänä, kuten kalaparvi.
Toisin kuin muut mekanismit, niiden liike ei riipu liikkuvista osista , mikä takaa niille poikkeuksellisen kestävyyden ja kyvyn uida useita kuukausia. Michiganin yliopiston mukaan liike tapahtuu sähkökentän avulla, joka mobilisoi ympäröivän nesteen ionit; nämä ionit vaikuttavat vesimolekyyleihin ja luovat siten robotin liikkumiseen tarvittavan voiman.
Älykkäät järjestelmät, joiden energiankulutus on erittäin alhainen.
Laskennallisesta näkökulmasta David Blau ja Dennis Sylvester johtama tiimi on kehittänyt järjestelmän, joka pystyy toimimaan vain 75 nanowatin energialla, mikä on 100 000 kertaa vähemmän kuin älykellot tarvitsevat. Tällaisen tehokkuustason saavuttamiseksi suurin osa robotin energiasta ohjataan aurinkopaneeleihin , jotka tuottavat tarvittavan määrän energiaa.
Robottien ohjaus ja ohjelmointi tapahtuu valopulssien avulla, ja jokaisella robotilla on yksilöllinen tunniste, jonka avulla sille voidaan osoittaa tiettyjä tehtäviä ryhmässä. Blau selitti, että tietokoneohjelman ohjeet jouduttiin kehittämään alusta alkaen yhdistämällä useita komentoja yhdeksi erikoistuneeksi ohjeeksi, jotta näiden mikrorobottien rajallinen muisti voitiin ottaa huomioon.
Nämä mikro-robotit, jotka pystyvät uimaan, tunnistamaan signaaleja, käsittelemään tietoa ja suorittamaan tehtäviä itsenäisesti, lupaavat mullistaa lääketieteen, tuotannon ja tieteellisen tutkimuksen toimimalla pienissä, aiemmin saavuttamattomissa tiloissa. Lähde: Pennsylvanian yliopisto
Mahdolliset sovellusalueet: lääketiede, tuotanto ja muut.
Näiden ohjelmoitavien robottien potentiaali kattaa monia aloja. Lääketieteessä ne voisivat seurata yksittäisten solujen tilaa havaitsemalla lämpötilan muutokset kolmanneksen asteen tarkkuudella ja välittämällä nämä tiedot tiettyjen liikkeiden avulla, jotka muistuttavat mehiläisten ”tanssia”. Tämä mahdollistaisi poikkeavan solutoiminnan alueiden tunnistamisen tai biologisten prosessien seuraamisen reaaliajassa.
Tuotannossa robotit voisivat auttaa mikroskooppisten laitteiden valmistuksessa helpottamalla operaatioita, jotka vaativat äärimmäistä tarkkuutta ja pääsyä ahtaisiin tiloihin. Michiganin yliopisto toteaa, että tulevissa versioissa on monimutkaisempia ohjelmia, uusia antureita ja mahdollisuus toimia vaikeammissa olosuhteissa.
Tämä on tärkeä vaihe ohjelmoitavan robotiikan kehityksessä.
Projektin johtajat korostavat tämän saavutuksen innovatiivisuutta. Mark Miskin Pennsylvanian yliopistosta sanoi: ”Olemme tehneet 10 000 kertaa pienempiä autonomisia robotteja”, mikä on uusi mittakaava ohjelmoitavalle robotiikalle.
Blau totesi, että Pennsylvanian liikejärjestelmän ja Michiganin mikrotietokoneiden välinen synergia on mahdollistanut aiempien esteiden ylittämisen tällä alalla. Molemmat tiimit uskovat, että tämä saavutus luo perustan uudelle sukupolvelle älykkäitä ja toiminnallisia robotteja mikroskooppisella tasolla.
Michiganin yliopistolle tämä saavutus merkitsee vasta alkua mikrorobotiikan muutokselle, joka avaa mahdollisuuden korkeamman tason älykkyyden ja toiminnallisuuden käyttöönottamiseen käytännöllisesti katsoen näkymättömissä laitteissa, jotka pystyvät toimimaan itsenäisesti pitkiä aikoja ja aiemmin saavuttamattomissa ympäristöissä.
