Электронный мозг помогает микроскопическим роботам ходить автономно
Уже давно существует возможность создавать необычайно маленьких роботов, однако они обычно нуждаются в некоторой форме прямого внешнего управления просто для того, чтобы работать. Однако ученые Корнелла, возможно, решили эту проблему на фундаментальном уровне. Они создали микророботов (размером не более 250 микрометров) с фундаментальным электронным «мозгом», позволяющим им передвигаться автономно. Двуногие и шестиногие роботы передвигаются довольно просто, а четвероногий «робот-собака» меняет темп, когда оператор посылает лазерные импульсы. Хитрость заключалась в создании комплементарной цепи часов металл-оксид-полупроводник (или КМОП, как ее знают компьютерные энтузиасты), знак которой создает сдвинутые по фазе частоты прямоугольных волн, которые задают походку платиновых ног робота. Фотогальванические элементы управляют каждой из ветвей и цепью. Конструкция несложная, всего 1000 транзисторов (для сравнения, у GeForce RTX 4090 их 76,3 миллиарда); и все еще достаточно большой, чтобы он правильно служил из-за тела робота. Тем не менее, даже это является достижением — исключительно малая мощность должна быть сохранена из-за необходимости применять относительно большие фотогальванические элементы. Эти инновации далеки от более сложных и масштабных самодостаточных микроскопических роботов, которые вы видите сегодня. Они могут двигаться вперед, но сейчас уже не так много. Однако исследователи видят в этом только начало. Они считают, что будущие микророботы могут быть важны для здравоохранения, где они смогут проводить внутренние операции и очищать ваши артерии. В других местах они могут обнаруживать химические вещества и удалять загрязняющие вещества. Создание любых таких электронных ботов возможно через несколько лет, однако этот проект показывает, что они технически жизнеспособны.
Группа исследователей из Корнельского университета настроила электронные «мозги» на работающих на солнечной энергии роботов размером всего от 100 до 250 микрометров, что позволяет им передвигаться автономно, без внешнего управления. Новая статья под названием «Микроскопические роботы с бортовым цифровым управлением» опубликована в журнале Science Robotics. Группы исследователей уже разработали микроскопические машины, которые могут ползать, плавать, складываться и т. д. Тем не менее, провода обычно использовались для создания движения и подачи электрического тока, или лазерные лучи должны были быть центрированы в определенных местах роботов. Итай Коэн, профессор физики, говорит: «Раньше нам нужно было манипулировать этими «струнами» на пути, чтобы получить какой-либо ответ от робота». В то время как профессор Коэн говорит: «Но теперь у нас есть эти мозги на борту, это все равно, что снять нити с марионетки. Это похоже на то, как Буратино наживается на сознании». Новые разработки должны помочь открыть новое поколение микроскопических устройств, которые могут делать такие вещи, как певчие бактерии, узнавать о химических веществах, бороться с загрязнителями и многое другое. В состав группы вошли исследователи из лаборатории Коэна Алеша Маойнар, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники; и Пол МакЮэн, профессор физических наук.
Что такое электронные «мозги»
Электронный «разум» группы представляет собой комплементарную схему часов металл-оксид-полупроводник (CMOS), которая включает в себя 1000 транзисторов и массив диодов, резисторов и конденсаторов. С помощью встроенной КМОП-схемы можно генерировать знак, чтобы обеспечить ряд частот прямоугольных волн со сдвигом по фазе, которые задают походку робота. Ноги робота представляют собой приводы на основе платины, и каждая цепь и нога питаются от фотогальваники. Робот может сообщить нам что-то об окружающей среде, после чего мы отреагируем, сказав ему: «Хорошо, перейди туда и попробуй выяснить, что происходит». новый усовершенствованный робот, который также может передвигаться со скоростью более 10 микрометров в секунду. Современная технология производства, разработанная группой, создала платформу, которая может помочь различным исследователям оснастить микроскопических роботов своими собственными приложениями, которые могут включать в себя химические детекторы или фотогальванические «глаза», которые помогают роботам ориентироваться, ощущая незначительные изменения.
Сообщение «Микроскопические роботы ходят автономно благодаря электронному мозгу» впервые появилось в Analytics Insight.
