Роботы размером менее миллиметра могут чувствовать, «думать» и действовать самостоятельно

Роботы, достаточно маленькие, чтобы автономно перемещаться по человеческому телу и восстанавливать поврежденные места, могут показаться мечтой научной фантастики. Но такое видение хирургии в микромасштабе является шагом ближе к реальности: исследователи из Университета Пенсильвании и Мичиганского университета создали робота размером менее миллиметра, имеющего бортовой компьютер и датчики.

Ученые на протяжении десятилетий пытались разработать микроскопических роботов не только для медицинских применений, но также для мониторинга окружающей среды и производства. Однако они столкнулись с огромными трудностями. Существующим микроботам обычно требуются большие внешние системы управления, такие как мощные магниты и лазеры, и они не могут принимать автономные решения в незнакомых средах.

Преодоление препятствий

В исследовании опубликовано в журнале Научная робототехникаКоманда описывает, как они преодолели эти препятствия и создали автономного программируемого робота размером меньше рисового зернышка.

Ключевым прорывом стало перемещение необходимой вычислительной мощности непосредственно на корпус робота с использованием тех же технологий производства полупроводников, которые используются при производстве компьютерных чипов. Этот процесс, получивший название «Комплементарный металл-оксид-полупроводник» (CMOS), позволяет исследователям «печатать» все компоненты, необходимые роботам, на их телах и создавать сотни из них одновременно на одном чипе.

Каждый робот имеет ширину от 210 до 270 микрометров, и все его системы тесно интегрированы. К ним относятся встроенные фотоэлектрические элементы, которые улавливают свет от внешних светодиодов для питания системы, процессора, датчиков (температуры) и исполнительных механизмов (движения).

Чтобы доказать, что Вещи — это лодка из лодки. мог чувствовать, «думать» и действовать самостоятельно, исследователи поставили перед ним задачу определения температурного градиента. Они поместили его в заполненную жидкостью лабораторную чашку, один конец которой был холодным, а другой теплым, и освещали светом, чтобы постоянно питать его фотоэлектрические элементы.

Успешные испытания

Робот был запрограммирован определять температуру и, если она становилась холоднее, совершать дуговые движения в поисках более теплой жидкости. Если бы температура становилась выше, он бы повернулся в том же месте, чтобы остаться в теплом месте. Всего было проведено 56 испытаний, и роботы успешно переключали свои движения автономно.

Исследователи отметили, что этот прорыв имеет множество преимуществ: “Цифровое программирование а бортовые вычисления позволяют одному микророботу общего назначения выполнять ряд задач, которые могут быть переконфигурированы по требованию после изготовления».

И производство не обязательно должно быть дорогим, добавили они: «Перенося вычисления на микророботов, мы сокращаем как затраты, так и эксплуатационные накладные расходы до минимума, прокладывая путь к широкому внедрению».

Еще многое предстоит сделать, прежде чем эти боты будут суетиться внутри человеческих тел. Одной из следующих целей исследователей является разработка полностью интегрированной беспроводной системы передвижения, которая не будет полагаться на внешний источник света для движения.

© 2025 Сеть Science X