Исследователи микроробототехники десятилетиями работали в, казалось бы, тщетной попытке не отставать от миниатюризации, достигнутой в этой области. микроэлектроники. Хотя рудиментарные микроскопические роботы были разработаны, они не смогли полностью использовать преимущества традиционной кремниевой электроники, и поэтому их функциональность ограничена. В частности, никто не разработал исполнительный механизм с микрометровым разрешением, который мог бы работать с обработкой полупроводников и запускаться с использованием обычных электронных сигналов.
Теперь исследователи из Корнельского университета сообщают в журнале Nature , что они успешно создали миллионы шагающих роботов размером менее ста микрометров, которые работают с использованием обычной электроники. Они настолько малы, размером с парамеций, что сотни из них могут пройти через иглу для подкожных инъекций одновременно.
Роботы оснащены четырьмя электрохимическими приводами в качестве ножек, которые подключаются к кремниевым фотоэлектрическим элементам, которые служат центром обработки.
«В контексте мозга робота есть смысл, в котором мы просто берем существующую полупроводниковую технологию и делаем ее небольшой и готовой к выпуску», — сказал Пол МакИуэн, один из ученых, руководивших проектом. «Но ног раньше не было. Не существовало небольших приводов с электрическим приводом, которые можно было бы использовать. Поэтому нам пришлось изобрести их, а затем объединить с электроникой ».
Для создания роботов исследователи использовали очень тонкие платиновые полоски, на одной стороне которых был слой титана. Когда к платине прикладывается положительный электрический заряд, появляются отрицательные ионы из окружающей среды, чтобы сбалансировать заряд. Те же ионы заставляют платину расширяться и сгибать ногу. Полимерные полоски на металлических полосках позволяют создавать точки изгиба, имитирующие колени или лодыжки.
У каждого робота есть крошечные фотоэлектрические панели, на которые можно нацелить внешний лазер, чтобы дать роботу команды. В этом случае команда смогла запустить движение отдельных ног роботов и, следовательно, направление и скорость их передвижения.
«Хотя эти роботы примитивны по своим функциям — они не очень быстрые, у них нет больших вычислительных возможностей, — инновации, которые мы сделали, чтобы сделать их совместимыми со стандартным производством микрочипов, открывают двери для создания этих микроскопические роботы умные, быстрые и массовые », — сказал Итаи Коэн, еще один руководитель этого исследования. «Это действительно только первый выстрел, который, эй, мы можем сделать электронную интеграцию на крошечном роботе».
Примечательно, что на одной 4-дюймовой кремниевой пластине можно изготовить около миллиона новых роботов с использованием существующих процессов литографии. Хотя это все еще довольно простые устройства, эти роботы являются просто доказательством того, что возможно создание еще более сложных микроскопических роботов, которые однажды могут быть использованы в человеческом теле.