Ученые Корнелла создают микроскопические роботы с электронными «мозгами»

Мы раньше видели крошечных роботов, но никогда не понравится. Исследователи из Корнелла создали первых микроскопических роботов, которые работают без какой -либо формы внешнего контроля. Эти наномашины имеют все аппаратное обеспечение, которое им нужно на борту, в том числе основной электронный мозг. Им просто нужна небольшая солнечная энергия, и они уходят. В настоящее время они очень ограниченные устройства, но дизайнеры представляют почти неограниченные приложения.

Исследование, которое проводилось постдокторским исследователем Майклом Рейнольдсом, построено на исследованиях, которые уже происходили в Корнелле. Ранее Корнелл установил мировой рекорд для самого маленького ходячего робота, но новая версия бесконечно умнее. Рейнольдс разработал роботов от 100 до 250 микрометров с электронным цепью, которая управляет роботом. Это устраняет необходимость во внешнем механизме управления, такими как тепло или магнетизм, который необходим для других крошечных роботов. Рейнольдс говорит, что эти роботы больше похожи на марионеток, чем на настоящих роботов.

Мозг внутри этих роботов представляет собой простую комбинацию тактовой цепь металла-оксида (CMOS). Он содержит только тысячу транзисторов, что ничто по сравнению с миллиардами, которые существуют в сегодняшних полномасштабных компьютерных процессорах. Цель схемы состоит в том, чтобы генерировать квадратные волны с изменением фазы, которые контролируют походку для ходьбы робота, что он выполняет автоматически, когда интегрированные фотоэлектрические ячейки подвергаются воздействию света. Команда проверила три разных дизайна с двумя, четырьмя и шестью ногами. Самые быстрые из них могут ходить на 10 микрометрах в секунду - это довольно быстро, учитывая микроскопические масштабы.

Схемы высотой всего лишь 15 микрометров, образуя не только мозг, но и основное тело робота. Они оснащены 13 слоями фотолитографии, чтобы травить сам мозг, а также приводы на основе платины, которые служат ногами. Рейнольдс и бывший постдокторский исследователь Алехандро Кортезе спроектировали первый из мозгов CMOS несколько лет назад, который затем был построен коммерческим литейным заводом XFAB. Завершенные роботы примерно в 10 000 раз меньше, чем существующие роботы с электроникой CMOS.

Сама схема не является настоящим инновацией здесь. Профессор физики Корнелла Итай Коэн объясняет, что снижение энергопотребления чипа было ключом к тому, чтобы сделать эти роботы мобильными. Требования низкого напряжения и тока делают исполнительные приводы в этой шкале возможными, которых они не были в прошлом. Рейнольдс разработал микроботы, чтобы быть расширяемыми, чтобы другие исследователи могли добавлять датчики или механизмы управления. В конце концов, может быть возможно общаться с роботами и издать инструкции, которые будут выполняться интегрированными цепи. Эти машины могут однажды манипулировать бактериями, отслеживать химические сигнатуры и даже выполнять микрохирургию внутри организма. Или, может быть, они станут научно-фантастической серой Goo, которая потребляет мир. Время покажет.

Читать далее

Ученые напечатали на 3D-принтере микроскопический корабль "Вояджер" с собственным двигателем

У него нет варп-двигателей, но он прекрасно уживается с помощью перекиси водорода и платины.