Stručnjaci sa Sveučilišta u Pennsylvaniji i Sveučilišta u Michiganu stvorili su autonomne i programabilne robote koji se ubrajaju među najmanje na svijetu. Prema istraživanjima objavljenima u časopisima Science Robotics i Proceedings of the National Academy of Sciences, ovi mikroskopski strojevi, jedva vidljivi golim okom, mogu obavljati zadatke mjesecima potpuno autonomno.
Njihova minijaturna veličina, otprilike dvjesto sa tristo sa pedeset mikrometara, svrstava ih ispod dimenzija zrna soli, čime operiraju na istoj skali kao i različiti biološki mikroorganizmi. Tehničke karakteristike izdvajaju ove uređaje kao pionire u svojoj kategoriji: novi roboti imaju integrirane elektroničke senzore i računalo, što im omogućuje otkrivanje temperature, prilagodbu putanje i neovisno donošenje odluka.
Ključne točke istraživanja
Ova autonomija, tradicionalno rezervirana za robote veće veličine, postiže se bez potrebe za kabelima, magnetskim poljima ili vanjskom kontrolom putem uređaja tipa joystick. Potencijalni utjecaj na medicinu je izvanredan, jer otvara mogućnost praćenja zdravlja pojedinačnih stanica i pružanja pomoći u izgradnji mikro-uređaja unutar industrijskih procesa.
Istraživanje, predvođeno Marcom Miskinom, docentom na Odsjeku za elektrotehniku i sistemsko inženjerstvo u centru Penn Engineering, suočilo se s izazovom postizanja kretanja i autonomije na razinama koje nikada ranije nisu dosegnute. Miskin ističe: „Postigli smo da autonomni roboti budu deset tisuća puta manji”, što naglašava veličinu ovog napretka.
Kretanje u svijetu mikro-fizike
Istraživački tim je identificirao da je fizika koja dominira na mikroskali radikalno drugačija od one koja vlada u ljudskom svijetu. Dok su sile poput gravitacije i inercije relevantne za velike objekte, u staničnim dimenzijama prevladavaju čimbenici povezani s otporom i viskoznošću vodenog okoliša.
U tom kontekstu, Miskin objašnjava da je na tako maloj skali „guranje vode kao guranje kroz katran”, što isključuje konvencionalne taktike mehaničkog kretanja poput zglobnih ekstremiteta. Umjesto toga, roboti generiraju lokalno električno polje sposobno pokretati ione u okolnoj otopini, što zauzvrat potiče ione da guraju susjedne molekule vode. Tako sami roboti stvaraju tok u kojem „plivaju”.
Energija i komunikacija putem „plesa”
Dizajn bez pokretnih dijelova pridonosi nevjerojatnoj izdržljivosti. Izvor energije, koji osigurava LED osvjetljenje, omogućuje robotima da nastave raditi i aktivno plutati mjesecima. Evo nekoliko ključnih tehničkih postignuća tima:
- Ultra-učinkoviti krugovi: Potrošnja energije smanjena je više od tisuću puta u usporedbi s konvencionalnim mikroprocesorima.
- Precizni senzori: Roboti mogu mjeriti lokalnu temperaturu s točnošću od jedne trećine stupnja Celzija.
- Inovativna komunikacija: Podaci se kodiraju u pokrete malog „plesa” koji robot izvodi, a koji znanstvenici dekodiraju promatrajući ih kroz mikroskop.
Ova platforma predstavlja samo prvo poglavlje. Prema Miskinovim riječima, dokazano je da se mozak, senzor i motor mogu ugraditi u nešto gotovo premalo da bi se vidjelo, otvarajući vrata potpuno novoj budućnosti mikro-robotike.
