Maailman pienimmät ohjelmoitavat robotit

Michiganin ja Pennin yliopistojen yhdessä kehittämät mikroskooppisen kokoiset uimaribotit ottavat vastaan aistitietoa, käsittelevät sitä ja suorittavat tehtäviä, mikä avaa uusia mahdollisuuksia valmistuksessa ja lääketieteessä.

Robotit ovat kooltaan noin 0,2 x 0,3 x 0,05 millimetriä ja toimivat monien mikro-organismien mittakaavassa. Ne voidaan ohjelmoida liikkumaan monimutkaisissa kuvioissa, aistimaan paikallisia lämpötiloja ja säätämään ratojaan vasteena.

”Olemme tehneet autonomisista roboteista 10 000 kertaa pienempiä”, sanoo Marc Miskin, Pennsylvanian apulaisprofessori. ”Tämä avaa täysin uuden mittakaavan ohjelmoitaville roboteille.”

Vedessä mikroskooppisella tasolla toimittaessa vastus ja viskositeetti ovat niin suuria, että Miskinin mukaan se on kuin robotin liikuttamista tervan läpi. Hänen tiiminsä propulsioratkaisu kiertää tämän kääntämällä ongelman toisinpäin. Sen sijaan, että nämä robotit yrittäisivät liikuttaa itseään, ne liikuttavat vettä. Ne tuottavat sähkökentän, joka työntää ioneja ympäröivässä nesteessä. Nämä ionit puolestaan työntävät lähellä olevia vesimolekyylejä, mikä tuottaa voimaa robotin liikuttamiseksi. Tätä mekanismia on kuvattu PNAS-julkaisussa.

”Näimme, että Penn Engineeringin propulsiojärjestelmä ja meidän pienet tietokoneemme oli kuin luotuja toisilleen”, sanoi Michiganin David Blaauw, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja.

Laskennan osalta Blaauw'n tiimin piti ajaa robotin ohjelmaa 75 nanowatin teholla, mikä on hänen mukaansa 100 000 kertaa vähemmän kuin älykellon tarvitsema teho.

”Meidän piti miettiä tietokoneohjelman ohjeet täysin uusiksi ja tiivistää se, mikä perinteisesti olisi vaatinut useita propulsio-ohjaukseen liittyviä ohjeita, yhdeksi erityisohjeeksi, jotta ohjelman pituus mahtuisi robotin pieneen muistiin”, Blaauw sanoi.

Robotit saavat virtansa ja ohjelmoidaan valoimpulsseilla, ja jokaisella on oma yksilöllinen tunnisteensa yksilöllistä ohjelmointia varten. Tämä ominaisuus voisi mahdollistaa sen, että robottiryhmä voi ottaa kukin eri osan ryhmän tehtävistä.

Science Robotics -lehdessä esitetty robottiryhmä on varustettu antureilla, jotka mittaavat lämpötilan celsiusasteen kolmanneksen tarkkuudella. Ne voisivat liikkua kohti lämpötilan nousua tai raportoida solutoiminnan lämpötilaa, mikä mahdollistaisi niiden yksittäisten solujen terveyden seurannan.

Blaauw huomautti, että ne raportoivat nämä lämpötilat heilumalla, aivan kuten mehiläiset käyttävät "heilutustanssia" kommunikointiin. Robottien tulevaisuuden versiot voisivat tallentaa monimutkaisempia ohjelmia, liikkua nopeammin, integroida uusia antureita tai toimia haastavammissa ympäristöissä.

”Tämä on oikeastaan vasta ensimmäinen luku”, Miskin sanoi. ”Olemme osoittaneet, että aivot, anturi ja moottori voidaan laittaa johonkin, joka on lähes liian pieni näkyäkseen ja saada se selviytymään ja toimimaan kuukausia. Kun tämä perusta on luotu, voidaan lisätä kaikenlaisia älykkyyden ja toiminnallisuuden elementtejä.

Se avaa oven kokonaan uuteen tulevaisuuteen robotiikalle mikroskooppisessa mittakaavassa.”

Aiheesta aiemmin:

Lentävä mikrorobotti lentää kuin kimalainen

Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon

Konenäköä mikroroboteille