Robot z napędem, który nie ma ruchomych części
Ich osiągnięcie polega na spięciu w jednym, nieprawdopodobnie małym urządzeniu trzech funkcji, które do tej pory wymagały znacznie większej konstrukcji – mechanizmu samodzielnego poruszania się, czujnika i komputera, który podejmuje decyzje bez łączności z zewnątrz. Efekt? Roboty o wymiarach 0,2 na 0,3 na 0,05 milimetra, czyli w skali porównywalnej z dużymi bakteriami.
Problemem wszelkich miniaturowych mechanizmów jest napęd – klasyczne rozwiązania, jak silniczki czy śmigiełka, w mikroskali zawodzą, gdyż tarcie i siły międzycząsteczkowe uniemożliwiają ich precyzyjną pracę. Dlatego zespół z Penn Engineering musiał postawić sprawę na głowie i wymyślić wszystko od nowa. Zamiast mechanicznych części ich roboty generują wokół siebie pole elektryczne, które oddziałuje na jony rozpuszczone w otaczającej je cieczy, które z kolei pchają cząsteczki wody, tworząc ciąg. W ten sposób maszyna sunie do przodu.
Taki system ma ogromne praktyczne zalety – brak delikatnych, ruchomych elementów oznacza, że te mikrourządzenia są niezwykle odporne na zużycie. Można je przenosić standardowymi metodami laboratoryjnymi, a do zasilania wystarczy światło – powierzchnia każdego robota jest pokryta mikroskopijnymi ogniwami słonecznymi, które zapewniają energię.
Czytaj też: Xiaomi Mi 11 powstaje z martwych. Niespodziewana aktualizacja dla smartfona na emeryturze
Serce robota – procesor zużywający ułamek mocy smartwatcha
Sam napęd to jeszcze nie autonomiczność. Prawdziwym wyzwaniem było umieszczenie „mózgu” w tak zminiaturyzowanym „pudełku”. Tutaj kluczowy był wkład naukowców z University of Michigan, którzy stworzyli ultraminiaturowy procesor, którego zapotrzebowanie na energię wynosi zaledwie 75 nanowatów – przeciętny smartwatch potrzebuje około stu tysięcy razy więcej mocy.
Tak niewielka jednostka wymusiła oczywiście zmiany w sposobie programowania – złożone algorytmy trzeba było skondensować do pojedynczych, specjalnie zaprojektowanych komend. Proces odbywa się zdalnie, za pomocą błysków światła, które odbierają te same ogniwa słoneczne, które służą do zasilania. Każdy robot ma swój unikalny identyfikator, co pozwala na indywidualne lub grupowe wydawanie im poleceń. W testach udawało się koordynować ich ruch w zaplanowanych wcześniej wzorach.
Czytaj też: Pharmaicy oferuje kod, który sprawia, że chatboty AI zachowują się jak na haju
Niebrzydka rzecz… i na razie bez zastosowań praktycznych
Obecna, pionierska generacja jest wyposażona w czujniki temperatury o wysokiej czułości. Gdy robot wykryje zmianę ciepła, reaguje określonym manewrem – na przykład zawraca lub skręca. To jego podstawowa forma interakcji ze światem. Wiele z tym się zrobić nie ma, ale od czegoś trzeba zacząć, prawda?
Naukowcy naturalnie snują plany na przyszłość. Mówi się o dodaniu czujników chemicznych, ciśnieniowych czy możliwości wykonywania prostych zadań manipulacyjnych. Wizje medyczne, w których mikroroboty dostarczają lek wprost do chorej komórki, pozostają na razie domeną powieści i filmów, podobnie jak rewolucja w mikroprodukcji. Największym osiągnięciem tego projektu jest na razie udowodnienie, że taka integracja w mikroskali jest w ogóle możliwa i może działać stabilnie przez długi czas.