Пробивът отваря пътя към ново поколение медицински и инженерни приложения на клетъчно ниво
Изследователи от Университета на Пенсилвания и Университета на Мичиган за първи път преодоляха т.нар. „милиметрова бариера“, създавайки автономни микророботи с размер едва 210 микрометра, които могат самостоятелно да възприемат средата, да вземат решения и да се движат, съобщава InterestingЕngineering.
Новите микророботи са приблизително с размерите на едноклетъчен организъм, като в обем 10 000 пъти по-малък от досегашните програмируеми роботи е интегрирана пълна изчислителна система - процесор, сензори, памет и задвижване.
В продължение на повече от 20 години роботиката беше блокирана от фундаментален компромис - или миниатюрни роботи без интелект, управлявани отвън, или „умни“ роботи с минимален размер около един милиметър. Под този праг енергията, паметта и задвижването стават изключително трудни за реализиране.
„Всеки компонент беше проектиран специално за работа в изключително малък робот - компютърът, сензорите и задвижването са напълно персонализирани, което ни позволи драстично да намалим консумацията и размера“, обяснява Марк Мискин, ръководител на екипа и преподавател в Университета на Пенсилвания.
Роботите се захранват от миниатюрни фотоволтаични клетки, използващи LED светлина, и работят с едва 100 нановата мощност - сравнима с енергийните нужди на живи клетки. Те разполагат с температурни сензори с точност до 0,1°C и се придвижват чрез електрокинетично задвижване без движещи се части, управлявано от платинени електроди.
Програмирането се извършва безжично чрез светлина, а поведението на роботите може да включва сложни задачи - например движение по температурен градиент или предаване на данни чрез кодирани движения.
Ключово предимство е, че микророботите се произвеждат изцяло чрез стандартни литографски процеси, използвани в полупроводниковата индустрия. Това позволява едновременното създаване на хиляди устройства, като цената пада под един цент на робот при мащабно производство.
Пробивът може да ускори развитието на медицинска микророботика, включително целенасочена доставка на лекарства, диагностика в кръвоносни съдове и изследване на тъкани на клетъчно ниво. В бъдеще се предвиждат по-високи скорости, по-голяма памет и координиран „рояк“ от микророботи.
„Най-важното при програмируемостта е, че не аз трябва да знам всички бъдещи приложения - роботите ще правят това, което хората решат да програмират“, казва Мискин.
Резултатите от изследването са публикувани в престижното научно списание Science Robotics и се смятат за ключов момент в прехода от външно управлявани микросистеми към истински автономни машини на клетъчно ниво.
