Šiuolaikinės nanotechnologijos pasiekė tokį lygį, kad fizinis pasaulis jau reikalauja visiškai naujų inžinerinių sprendimų. Naujausias to įrodymas – mažiausias pasaulyje programuojamas robotas, sukurtas bendromis Pensilvanijos ir Mičigano universitetų inžinierių pastangomis.
Šis mikrorobotas toks mažas, kad jį vos įmanoma pamatyti plika akimi: jo matmenys siekia vos 200 × 300 mikrometrų, o storis – apie 50 mikrometrų. Palyginimui, tai mažiau nei druskos kristalas ar skaičiai, išgraviruoti ant cento monetos. Robotas gali net balansuoti ant žmogaus pirštų atspaudo keteros.
Nepaisant beveik nematomų matmenų, tai – pilnavertė autonominė sistema: joje įmontuotas procesorius, atmintis, temperatūros jutikliai ir miniatiūrinės saulės baterijos, kurios generuoja vos 100 nanovatų energijos. Tokiu būdu mechanizmas yra maždaug 10 tūkst. kartų mažesnis už ankstesnius panašios paskirties sprendimus ir atveria naują mikrorobotų kūrimo etapą.
Kaip jis juda be judančių detalių?
Didžiausias kūrėjų iššūkis buvo mikrometrų skalės fizika. Šiame pasaulyje svarbiausi tampa nebe gravitacijos ar inercijos, o klampumo ir pasipriešinimo dėsniai. Robotas skystyje juda taip, lyg žmogus bandytų prasiskinti kelią per tirštą dervą.
Kadangi tokiose proporcijose judančios dalys būtų pernelyg trapios, inžinieriai pasirinko visai kitą sprendimą: roboto varomoji sistema sukuria elektrinį lauką, kuris aplink jo kūną suformuoja nukreiptą molekulių srautą. Šis srautas tarsi „upė“, stumianti prietaisą pirmyn.
Dėl integruotų optinių imtuvų mikrorobotas gali:
- priimti užprogramuotas komandas,
- matuoti aplinkos parametrus,
- perduoti informaciją specialiais judesiais – savotišku „šokiu“, primenančiu bičių signalus.
Autonomija ir bendras darbas spiečiuje
Mikroroboto autonomiją užtikrina pažangios puslaidininkinės grandinės ir specialiai sukurta kompiuterinė architektūra, kuri buvo tobulinama net penkerius metus.
Prietaisas gali veikti mėnesius, naudodamas energiją iš šviesos diodų arba aplinkos apšvietimo. Tuo pat metu keli tokie robotai gali sinchronizuotis tarpusavyje, sudarydami koordinuotas grupes – panašiai kaip žuvų būriai.
Kur tai bus panaudota?
Kūrėjų teigimu, šis išradimas – tik pradžia. Ateityje, padidinus atminties kiekį ir pridėjus naujų jutiklių, mikrorobotai galėtų:
- stebėti ląstelių būklę žmogaus organizme,
- tiksliai pristatyti vaistus,
- vykdyti sudėtingas diagnostikos užduotis sunkiai pasiekiamose vietose,
- veikti kaip „išmanūs sveikatos sergėtojai“.
Tyrimas, paskelbtas žurnale „Science Robotics“, rodo, kad net ir mikroskopinių jėgų valdomame pasaulyje galima sukurti sudėtingas, autonomines sistemas, gebančias jausti, skaičiuoti ir veikti savarankiškai.
Šaltinis: https://doi.org/10.1126/scirobotics.adu8009
