Souhrn
Výzkumníci z University of Pennsylvania a University of Michigan vyvinuli autonomní microroboty o velikosti přibližně 200 × 300 × 50 mikrometrů, což je menší než zrnko soli. Tyto zařízení se pohybují kapalinami, vnímají změny v prostředí jako teplotu, sledují naprogramované trasy a fungují nezávisle měsíce díky světlu jako jedinému zdroji energie. Výsledky práce byly publikovány v žurnálech Science Robotics a Proceedings of the National Academy of Sciences.
Klíčové body
- Velikost a autonomie: Roboty jsou 10 000krát menší než předchozí autonomní systémy, integují vnímání, výpočty, rozhodování a pohyb v jednom samostatném modulu bez vnějšího ovládání.
- Pohon: Používají miniaturní solární články k generování elektrických polí, která pohánějí pohyb iontů v kapalině, což obchází limity tradičních motorů na mikroskopické úrovni.
- Schopnosti: Detekují teplotní změny, komunikují vzorovanými pohyby viditelnými pod mikroskopem a vykonávají úkoly samostatně.
- Trvanlivost: Fungují měsíce bez údržby.
- Aplikace: Monitorování buněčných procesů, lékařská diagnostika, sestavování mikrozarizeni.
Podrobnosti
Tyto microroboty představují významný posun v microrobotice, protože kombinují všechny potřebné funkce do extrémně malého objemu. Na rozdíl od dřívějších systémů, které závisely na magnetických polích, fyzických svazcích nebo externích zdrojích, jsou zcela samostatné. Hlavní autor studie, Marc Miskin z Penn Engineering, zdůrazňuje, že tato škála otevírá nové možnosti pro programovatelné roboty. Pohyb vychází z principu elektrokinetiky: světlo nabíjí solární buňky, ty generují slabá elektrická pole, která ovlivňují ionty v tekutině a vytvářejí proudění pro lokomoce. Tento mechanismus je ideální pro mikroskopický svět, kde viskozita dominuje nad setrvačností a tradiční ozubená kola selhávají.
Roboty obsahují vestavěné senzory pro detekci teploty a dalších podnětů, jednoduché procesory pro zpracování dat a rozhodování. Komunikace probíhá opticky nebo skrz pohybové vzory, které lze sledovat pod mikroskopem. Testy ukázaly, že dokážou navigovat předem definovanými cestami v kapalinách a reagovat na změny prostředí v reálném čase. Vývoj trval roky a vychází z předchozích prací na samoorganizujících se strukturách z polymerních fólií, které se ohýbají do 3D tvarů při vystavení rozpouštědlu.
V porovnání s konkurencí, jako jsou microroboty z ETH Zürich nebo Harvardu, tyto vynikají plnou autonomií bez potřeby složitých externích polí. University of Pennsylvania se specializuje na elektrotechniku a robotiku, zatímco University of Michigan přispěla znalostmi z nanomateriálů. Zatím jde o laboratorní prototypy, ale stabilita umožňuje dlouhodobé nasazení. Limity zahrnují nutnost čistého prostředí a světla, což omezuje aplikace v temných nebo znečištěných prostředích.
Proč je to důležité
Tento průlom v microrobotice posouvá hranice autonomie na úroveň, kde roboty mohou operovat uvnitř těla nebo v buněčných kulturách bez rizika interference. V medicíně by mohly monitorovat nádorové buňky, doručovat léky přímo do buněk nebo asistovat při chirurgii na molekulární úrovni. V průmyslu umožní automatizovanou sestavu mikrosenzorů nebo elektroniky, což sníží náklady na nanotechnologie. V širším kontextu robotiky to doplňuje pokroky v makroskopických autonomních systémech jako od Boston Dynamics, ale otevírá mikroskopickou doménu pro AGI-inspirované chování na nové škále. Dlouhodobě to urychlí vývoj swarm robotiky, kde tisíce takových jednotek spolupracují na komplexních úkolech, jako je mapování biologických procesů nebo environmentální monitorink. Potenciál je obrovský, ale vyžaduje další vývoj v bio-kompatibilitě a škálovatelnosti výroby.
Zdroj: 📰 CNET
