Najmniejsze autonomiczne roboty świata

Najmniejsze autonomiczne roboty świata pokazują, jak programowalna mikro-robotyka może wpływać na różnorakie sektory.

.Zespół naukowców z University of Pennsylvania oraz University of Michigan zaprezentował przełomowe osiągnięcie w dziedzinie robotyki, którym są najmniejsze na świecie w pełni programowalne, autonomiczne roboty. Mikroskopijne maszyny pływające mają zaledwie około 200 × 300 × 50 mikrometrów, czyli są mniejsze od ziarnka soli. Mimo tego potrafią samodzielnie poruszać się, reagować na otoczenie, działać przez wiele miesięcy i kosztują około jednego centa za sztukę. Wyniki badań opublikowano w czasopismach Science Robotics oraz Proceedings of the National Academy of Sciences, co podkreśla ich znaczenie dla całej dziedziny.

Przez dekady miniaturyzacja elektroniki wyprzedzała rozwój robotów, które miały trudności z przekroczeniem granicy jednego milimetra. Jak wyjaśnia Marc Miskin z Penn Engineering, na poziomie mikroskali zupełnie inne prawa fizyki zaczynają dominować nad ruchem. Grawitacja traci znaczenie, a opór i lepkość cieczy sprawiają, że klasyczne rozwiązania, takie jak miniaturowe nogi czy ramiona, zawodzą. Zamiast tego naukowcy opracowali nowy sposób napędu, który współgra z mikrośrodowiskiem, a nie próbuje je naśladować w skali makro.

Roboty poruszają się dzięki wytwarzaniu pola elektrycznego, które oddziałuje z jonami w otaczającym płynie. Jony wprawiają w ruch cząsteczki wody, tworząc coś na kształt „sztucznego nurtu”, który unosi robota. Co istotne, konstrukcja nie zawiera ruchomych części, co czyni ją wyjątkowo trwałą. Zasilanie zapewnia światło, ponieważ wystarczy dioda LED, by roboty mogły działać przez wiele miesięcy bez przerwy. Potrafią także pływać w zorganizowanych grupach i osiągać prędkość rzędu jednej długości własnego ciała na sekundę, co w tej skali jest wynikiem imponującym.

Kluczowym elementem przełomu było jednak „nadanie robotom mózgu”. Zespół kierowany przez Davida Blaauwa z University of Michigan opracował ultraniskonapięciowe układy elektroniczne, zdolne do pracy przy mocy zaledwie 75 nanowatów, która jest ponad 100 tysięcy razy mniejsza niż zużywa smartwatch. Miniaturowy komputer, pamięć, czujniki i ogniwa słoneczne musiały zmieścić się na ułamku milimetra kwadratowego. W efekcie powstały pierwsze submilimetrowe roboty, które faktycznie podejmują decyzje na podstawie danych z otoczenia. Roboty potrafią mierzyć temperaturę z dokładnością do jednej trzeciej stopnia Celsjusza i reagować na jej zmiany, co może znaleźć zastosowanie w monitorowaniu aktywności komórek lub w badaniach biologicznych. Odczyt danych odbywa się w niecodzienny sposób: robot „tańczy”, a wzór jego ruchu koduje zmierzoną wartość, podobnie jak pszczoły przekazujące informacje w ulu. Co więcej, każdy robot może otrzymać inny program za pomocą impulsów świetlnych, co otwiera drogę do współpracy całych rojów mikromaszyn.

.Naukowcy podkreślają, że to dopiero początek. Platforma jest skalowalna, tania w produkcji i gotowa na integrację kolejnych czujników czy bardziej złożonych algorytmów. Najmniejsze autonomiczne roboty świata nie są już tylko ciekawostką laboratoryjną, lecz fundamentem nowej generacji technologii, która może w przyszłości działać wewnątrz ludzkiego ciała, w materiałach czy w środowiskach niedostępnych dla tradycyjnych maszyn.

Oprac: SŚ