康奈尔大学领导的一个合作项目创造了第一个集成了半导体元件的微型机器人,使它们能够通过标准电子信号进行控制和行走。
这些机器人大约有草履虫那么大,为制造更复杂的版本提供了一个模板,这些机器人利用硅基智能,可以批量生产,有朝一日可能会穿过人体组织和血液。
这次合作由伊泰·科恩(Itai Cohen)、物理学教授保罗·麦克尤恩(Paul McEuen)、约翰·A·纽曼(John A.Newman)物理科学教授及其前博士后研究员马克·米斯金(Marc Miskin)领导,他现在是宾夕法尼亚大学的助理教授。
该研究团队的论文“电子集成,大规模制造,微型机器人(Electronically Integrated, Mass-Manufactured, Microscopic Robots)”,发表在《自然》杂志上。
这些步行机器人是科恩和麦克尤恩先前的纳米级发明的最新一代,从微观传感器到基于石墨烯的折纸机。
这些新型机器人大约有5微米厚(一微米是百万分之一米),40微米宽,长度从40到70微米不等。每一个机器人都由一个由硅光电材料制成的简单电路(基本上起躯干和大脑的作用)和四个起腿部作用的电化学执行器组成。
研究人员通过在不同的太阳能电池上闪烁激光脉冲来控制机器人,每一个都给一组独立的腿充电。通过在前后光电池之间来回切换激光,机器人可以行走。
这些机器人的工作电压很低(200毫伏)和低功率(10毫瓦),而且对于它们的尺寸来说,它们仍然是强壮有力的。因为它们是用标准的光刻工艺制造的,所以可以并行制造:大约100万个机器人可以安装在一个4英寸的硅片上。
研究人员正在探索用更复杂的电子设备和板载计算技术来给机器人加料的方法,这些改进有朝一日可能会导致成群结队的微型机器人在材料中爬行重组,或者缝合血管,或者被集体派往人类大脑的大片区域进行探测。
“控制一个小机器人可能会让你尽可能的缩小自己。这项研究的主要作者米斯金说:“我认为像这样的机器会把我们带进各种各样的小得看不见的神奇世界。”。
“这项研究突破为研究与活性物质物理相关的新问题提供了令人兴奋的科学机会,并可能最终导致未来机器人材料的出现,”陆军研究办公室(作战能力发展司令部陆军研究实验室)项目经理萨姆·斯坦顿说。陆军研究办公室是该研究的支持者之一。