Älykkäät mikrorobotit kävelevät itsenäisesti

27.09.2022

Cornell-alykkaita-mikrorobotteja-ja-CMOS-200-t.jpgCornellin yliopiston tutkijat asensivat aurinkoenergialla toimiviin mikrorobotteihinsa elektroniset "aivot", jotta pienet robotit voivat kävellä itsenäisesti ilman ulkoista ohjausta.

Tyypillisesti mikroskooppisia koneita on ohjattu ja ajettu sähköjohtojen ja/tai lasersäteiden avulla.

"Aiemmin meidän piti kirjaimellisesti manipuloida ohjauksia, jotta saisimme robotilta minkäänlaisen vasteen", sanoo professori Itai Cohen. "Mutta nyt, kun meillä on nämä aivot mukana, on kuin irrottaisit narut marionetista. Se on kuin tilanne, jossa Pinocchio tulee tajuihinsa.

Innovaatio luo pohjan uuden sukupolven mikroskooppisille laitteille, jotka voivat jäljittää bakteereja, haistaa kemikaaleja, tuhota epäpuhtauksia, suorittaa mikrokirurgiaa ja puhdistaa plakin valtimoista.

Uusien robottien "aivot" ovat CMOS-kellopiiri, joka sisältää tuhat transistoria sekä joukon passiivikomponentteja. Piiri tuottaa sarjan vaihesiirrettyjä neliöaaltotaajuuksia, jotka ohjaavaa robotin askellusta. Robotin jalat ovat platinapohjaisiatoimilaitteita.

Sekä piiri että jalat saavat käyttövirtansa valosähkökennosta joten kaikki piirit oli suunniteltava erittäin pienellä tehokäytöllä toimiviksi. Pienitehoisen elektroniikan mahdollisti Molnar-konsernin tutkimus ja sen valmisti kaupallinen valimo XFAB.

Valmiit piirit saapuivat 8 tuuman eristetyn piin levyillä. Tohtoritutkija Michael Reynolds kertoo, että 15 mikronia korkeat robotin aivot – olennaisesti myös robotin vartalo – olivat "vuori" verrattuna elektroniikkaan, joka normaalisti tuotetaan kiekolle.

Hän työskenteli Cornellin nanotieteilijöiden (CNF) kanssa kehittääkseen monimutkaisen prosessin, jossa on 13 kerrosta fotolitografiaa ja etsausta sekä kuviointia toimilaitejaloille ja lopuksi tapa vapauttaa kokonaisuus vesiliuokseen.

"Yksi tärkeimmistä robotin mahdollistavista osista on se, että käytämme mikromittakaavan toimilaitteita, joita voidaan ohjata pienillä jännitteillä ja virroilla", sanoi Cortese. Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun jänniteohjatut sähkökemialliset toimilaitteet voidaan integroida CMOS-prosessiin ja näin saada kaikkia jalkoja ohjattua suoraan yhdellä piirillä."

Tiimi loi kolme erilaista robottia demoamaan CMOS-integraatiota: kaksijalkaisen uintitiliikkeitä tekevä Purcell-botti; monimutkaisempi kuusijalkainen muurahainen, joka kävelee kuin hyönteinen; ja nelijalkainen koirabotti, joka voi vaihdella kävelynopeutta ja vastaanottaa komentoja laserpulssin kautta.

"Lopuksi kyky kommunikoida komennolla antaa meille mahdollisuuden antaa robotille ohjeita ja sen ”aivot” selvittävät, kuinka ne suoritetaan", Cohen sanoo. "Siten keskustelemme robotin kanssa. Robotti saattaa kertoa meille jotain ympäristöstään jolloin voimme reagoida kertomalla sille: "OK, mene sinne ja yritä selvittää, mitä tapahtuu."

Uudet robotit ovat noin 10 000 kertaa pienempiä kuin makromittakaavaiset robotit, joissa on sisäänrakennettu CMOS-elektroniikka ja ne voivat kävellä yli 10 mikrometriä sekunnissa.

Aiheesta aiemmin:

Pieni robotti kävelee kuin rapu

Mikroelektroniset robotit liikkeelle laserilla
18.04.2024Kvanttivalo syntyy renkaassa ja lähtee kiertueelle
17.04.2024Fononit ja magnonit kaveraavat
16.04.2024E-nenälle ihmisen tasoinen hajuaisti
15.04.2024Valo valtaa alaa magnetismissa
13.04.2024Nanorakenteilla energiaa haihtuvasta vedestä
12.04.2024Bolometrit kubitteja mittaamaan
11.04.2024Kudottavia ohuita puolijohdekuituja
10.04.20242D-antenni tehostaa hiilinanoputkien valontuottoa
09.04.2024Lisää tiedonsiirtokapasiteettia langattomaan viestintään
08.04.2024Korkealaatuisia mikroaaltosignaaleja fotonisirulta
05.04.2024Kahden konstin grafeeni
04.04.2024Kohti utopistisia verkkoja
03.04.2024Lehtipihan hyönteinen inspiroi näkymättömyysrakenteita
02.04.2024Aivojen inspiroima langaton anturijärjestelmä
01.04.2024Uusi energiatehokas mikroelektroninen rakenne
29.03.2024Harppaus kohti valon nopeita tietokoneita
28.03.2024Kertakäyttöiset tekoälyanturit terveyden seurantaan
27.03.2024Kvantti-interferenssi ja transistori
26.03.2024Robotti tarttuu lihanpalaan ja keskustelee kaverinsa kanssa
25.03.2024Piin kanssa yhteensopivia magneettisia pyörteitä
23.03.2024Kaksitoiminen katalyytti tekee sen halvemmalla
22.03.2024Hiilinanoputket käyttöön
21.03.2024Fotonisirut valtaavat alaa
21.03.2024Uusi 2D-materiaalien maailma on avautumassa
19.03.2024Suprajohteet auttavat tietokoneita "muistamaan"
18.03.2024Kvanttimateriaalitutkimuksen uudet työkalut
16.03.2024Räjähtämätön vedyntuotantomenetelmä
15.03.2024Kvanttitietokoneita atomeihin perustuen
14.03.2024Elektronit vedessä ja särkyneinä
13.03.2024Sateenvarjo atomeille
12.03.2024Magnetismilla energiatehokasta laskentaa
11.03.2024Molekyylielekroniikan johteita ja kytkimiä
09.03.2024Elektroniikkaromusta kultaa edullisesti
09.03.2024Jännitystä aurinkoenergian keräämiseen
07.03.2024Kolmas ulottuvuus langattoman prosessoinnille
06.03.2024Mikroaaltoinen fotoniikkasiru nopeaan signaalinkäsittelyyn
05.03.2024Palonkestävä natriumakku
04.03.2024Polymeeripohjaiset viritettävät optiset komponentit
01.03.2024Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin
29.02.2024Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
28.02.2024Fotonien napakymppi ja tehokas ylösmuunnos
27.02.2024Elektroneja murto-osina grafeenissa
26.02.2024Elektronin ja fononin vuorovaikutuksen mysteeri
24.02.2024Entistä tehokkaampia aurinkokennoja
23.02.2024Uusi resepti kvanttisimuloinnille
22.02.2024Li-ion-johteita uuden suunnan kestäville akuille
21.02.2024Uusi laji magnetismia
20.02.2024Hyppivät atomit muistavat missä ne ovat olleet
19.02.2024Puolipallon muoto aurinkokennoon
17.02.2024Perovskiittiä vihreän vedyn tuotantoon
16.02.2024Fotoniikan nanovalmistusta printterillä
15.02.2024Neuromorfisia näkösensoreita
14.02.20242D-materiaaleista heterorakenteita
13.02.2024Magneettisten supervoimien vapauttaminen
12.02.2024Kvanttiedulla liikkuva maali
10.02.2024Antureita ympäristöhaittojen seurantaan
09.02.2024Kohti kvantti-internetiä ja kvanttiviestintää
08.02.2024Tehokkaita röntgensäteitä ja ultraviolettivaloa
07.02.2024Kubitti, jossa on sisäänrakennettu virheenkorjaus
06.02.2024Laskentaa valoaalloilla
05.02.20243D-tulostettu elektroninen iho ja näyttö
03.02.2024Läpimurto kvanttipisteisissä aurinkokennoissa
02.02.2024Äänikäyttöiset anturit säästävät miljoonia paristoja
01.02.2024Energiankeruuta ja kuvantamista samanaikaisesti
31.01.2024Pitkään kestäviä grafeenin laaksotiloja kubiteille
30.01.2024Pinoa neuroverkkojärjestelmiä rakennelohkoista
29.01.2024Vihreiden ledien tehokkuus paremmaksi
27.01.2024Ultranopea vetyvuodon anturi
26.01.2024Uusi ehdokas yleismuistiksi
25.01.2024Teollisesti valmistettava kvanttimuisti
24.01.2024Ensimmäinen topologinen kvanttipiiri
23.01.2024Grafeenista vihdoin toiminnallinen puolijohde
23.01.2024Lämpösähköä esineiden Internetille
20.01.2024Polttokenno toimii maaperässä ikuisesti
19.01.2024Tutkijat loivat loogisen kvanttiprosessorin
18.01.2024Kvanttilomittuminen ja topologia ovat erottamattomia
17.01.2024Tutkimus tasoittaa tietä paremmille metalliakuille
16.01.2024Ihmisen kuulojärjestelmä mallina yksijohtimiselle anturiryhmälle
15.01.2024Todennäköisyyspohjaisia tietokoneita ja tekoälyä
13.01.2024Valo välittää dataa sata kertaa nopeammin kuin Wi-Fi
12.01.2024More than Moore -konsepti
11.01.2024Korkeamman lämpötilan suprajohteiden kytkentää
10.01.2024Hiili tehostaa 2D-elektroniikkaa
09.01.2024Stokastista synkronia salaukseen ja neuroneille
08.01.2024Polymeeristä syntyy katalyyttikide
06.01.2024Kuupölystä aurinkokennoja
05.01.2024Kvanttipisteisiä aurinkosähkökennoja
04.01.2024Plasmoneita ja tekoälyä terahertsitutkimuksiin
03.01.2024Vetyä ja polymeeriä akkuihin
02.01.2024Aivomainen transistori jäljittelee ihmisen älykkyyttä
01.01.2024Yhdistetty "kilparata" mahdollistaa uuden optisen laitteen
29.12.2023Liukuvaa ferrosähköisyyttä ja timantteja
28.12.2023Magneto-optista materiaalia pii-integrointiin
27.12.2023Kvanttipisteanturi ei tarvitse ulkoista teholähdettä
22.12.2023Sähköistävä parannus kuparin johtavuuteen
21.12.2023Yksittäisestä 2D-materiaalista suprajohtava liitos
20.12.2023Nanoresonaattorit avaavat tietä kvanttiverkoille
19.12.2023Metapinta-antenni 6G:lle ja meta-atomeja
18.12.2023Atomintarkkaa 2D-materiaalien integrointia
16.12.2023Kvanttiakuissa rikotaan kausaliteetti

Näytä lisää »