Инженерные группы из Пенсильванского и Мичиганского университетов представили уникальную разработку — самых миниатюрных в мире полностью программируемых роботов, обладающих абсолютной автономностью. Эти микроскопические устройства размером около 200 x 300 x 50 микрометров способны самостоятельно анализировать состояние окружающей среды и мгновенно адаптироваться к внешним изменениям.
Механизмы функционируют за счет световой энергии и снабжены микрокомпьютерами, позволяющими реализовывать сложные алгоритмы движения. Роботы умеют проводить температурный мониторинг и корректировать заданный маршрут на основе полученных данных в режиме реального времени.
Принципиальное отличие данной технологии от предшествующих решений заключается в отсутствии необходимости во внешнем управлении, магнитных полях или проводном питании. Это превращает их в первые в своем роде независимые программируемые системы столь малого масштаба.
«Это достижение знаменует собой переход программируемой робототехники в принципиально новую весовую категорию», — подчеркивает Марк Мишкин, ведущий автор проекта и доцент кафедры электротехники Penn Engineering. По его словам, реализация автономности для объектов размером менее миллиметра оставалась недостижимой целью для ученых на протяжении последних 40 лет.
В отличие от макроскопических машин, использующих шарнирные конечности, данные микророботы перемещаются за счет генерации электрического поля. Оно воздействует на ионы в окружающем растворе, которые, в свою очередь, вовлекают в движение молекулы воды, создавая тягу. Манипулируя характеристиками поля, роботы движутся по замысловатым траекториям и могут объединяться в организованные группы, подобные косякам рыб, развивая скорость до одной длины корпуса в секунду.
Благодаря отказу от механических движущихся частей в конструкции электродов, роботы демонстрируют феноменальную надежность и способны функционировать месяцами, подзаряжаясь от обычного светодиода. Архитектура устройства включает бортовой компьютер для принятия решений, сенсорный блок для оценки условий и компактные солнечные элементы, питающие всю систему.
Специалисты из Мичиганского университета спроектировали сверхнизковольтные схемы, что позволило сократить энергопотребление вычислительного модуля более чем в 1000 раз. Интегрированные датчики фиксируют температуру с точностью до 0,3 градуса Цельсия. Результаты измерений передаются оригинальным способом: робот кодирует данные в паттерны своего движения, которые считываются внешней камерой через микроскоп. Индивидуальный адрес каждого устройства позволяет загружать персонализированное ПО, расширяя возможности для коллективного взаимодействия микроботов.
Источник: iXBT
