Výzkumníci z Cornell University vyvinuli mikroskopické roboty, kteří jsou menší než zrnko rýže a přesto dokážou autonomně chodit, snímat své okolí a dokonce komunikovat. Tito miniaturní roboti by mohli revolucionalizovat oblasti od medicíny po monitorování životního prostředí.
Roboti, nazvaní mikroroboti, měří méně než 250 mikrometrů – přibližně šířku dvou lidských vlasů. Navzdory své nepatrné velikosti obsahují elektroniku, senzory a pohybové systémy, které jim umožňují fungovat autonomně bez externího řízení.
„Vytvořili jsme roboty, kteří jsou tak malí, že jsou téměř neviditelní pouhým okem, ale přesto mají sofistikované schopnosti,“ řekl Itai Cohen, profesor fyziky na Cornell a jeden z vedoucích výzkumníků. „Toto je významný krok směrem k vytvoření skutečně autonomních mikroskopických strojů.“
Jak mikroroboti fungují
Klíčovou inovací je integrace křemíkové fotovolty – v podstatě miniaturních solárních panelů – které poskytují energii robotům. Když jsou osvětleni laserem, tyto fotovoltaické články generují elektřinu, která pohání nohy robota.
Každý mikrorobot má čtyři elektrochemické pohony, které fungují jako nohy. Když je aplikováno napětí, tyto pohony se ohýbají, což způsobuje, že robot kráčí. Změnou vzorců osvětlení mohou výzkumníci řídit, které nohy se pohybují, což umožňuje robotu chodit vpřed, dozadu nebo zatáčet.
„Můžeme programovat jejich pohyb změnou toho, jak je osvětlujeme,“ vysvětlil Paul McEuen, profesor fyziky a ředitel Kavli Institute na Cornell. „Je to jako mít dálkové ovládání pro armádu mikroskopických robotů.“
Kromě pohybu mohou roboti nést různé senzory a elektroniku. Výzkumníci demonstrovali verze s teplotními senzory, fotodetektory a dokonce jednoduchými paměťovými obvody.
Výrobní proces umožňuje hromadnou produkci
Jedním z nejvýznamnějších úspěchů je výrobní proces. Výzkumníci používají standardní techniky výroby polovodičů – podobné těm používaným k výrobě počítačových čipů – k vytvoření tisíců mikrorobotů současně na jediném křemíkovém waferu.
„Můžeme vyrobit více než milion těchto robotů na čtyřpalcovém waferu,“ řekl Cohen. „To je klíčové pro praktické aplikace – potřebujete být schopni je vyrábět ve velkém množství a levně.“
Proces začíná vrstvením různých materiálů na křemíkový wafer: fotovoltaické články, elektroniku, pohony a strukturální komponenty. Poté je použita litografie – stejná technika používaná k vytváření vzorů na počítačových čipech – k definování tvaru a rysů každého robota. Nakonec jsou roboti uvolněni z waferu a jsou připraveni k použití.
Široké spektrum potenciálních aplikací
Výzkumníci vidí četné potenciální aplikace pro tyto mikroroboty:
Lékařská diagnostika a léčba: Mikroroboti by mohli být vstříknuti do krevního oběhu k detekci nemocí, dodávání léků na konkrétní místa nebo dokonce provádění mikrochirurgických zákroků.
Monitorování životního prostředí: Roje mikrorobotů by mohly být nasazeny k měření znečištění, detekci toxinů nebo sledování mikroskopických organismů v půdě nebo vodě.
Kontrola materiálů: V průmyslových prostředích by mohli roboti zkoumat struktury na mikroskopické úrovni, hledat trhliny, korozi nebo jiné defekty neviditelné pouhým okem.
Vědecký výzkum: Mikroroboti by mohli sloužit jako mobilní laboratoře, sbírající data v prostředích, která jsou pro větší nástroje nepřístupná.
„Představte si, že byste mohli poslat tisíce těchto robotů do lidského těla k mapování neuronových spojení v mozku nebo k identifikaci rakovinných buněk,“ řekl McEuen. „Nebo je vypustit do půdy k pochopení mikrobiálních ekosystémů. Možnosti jsou obrovské.“
Zdroj: therobotreport.com
Zdroj: eTEC.NEWS
