Een team van ingenieurs van de Universiteiten van Pennsylvania en Michigan heeft de kleinste programmeerbare autonome robot tot nu toe ontwikkeld. Deze robot is in staat om zich zelfstandig te verplaatsen in een vloeibare omgeving, zijn omgeving waar te nemen en berekeningen uit te voeren.
Het kleine apparaat meet ongeveer 200 bij 300 micrometer, met een dikte van ongeveer 50 micrometer – kleiner dan een korrel zout – en kan balanceren op een verhoogd gedeelte van een vingerafdruk. Ter vergelijking: eerder waren de kleinste programmeerbare robots meer dan een millimeter groot.
De robot functioneert alleen in vloeistoffen en ontvangt zijn energie van zonne-energie, met een vermogen van ongeveer 100 nanowatt. Hij kan de temperatuur van de omgeving meten en gegevens verzenden terwijl hij korte, bijenachtige “dansbewegingen” maakt, zoals de onderzoekers uitleggen.
“Dit is pas het eerste hoofdstuk”, zegt Mark Miskin, een nanorobotica-ingenieur aan de Universiteit van Pennsylvania. “We hebben aangetoond dat het mogelijk is om een brein, een sensor en een motor te integreren in een bijna onzichtbaar object dat maandenlang kan functioneren. Dit opent de weg naar de toekomst van microrobotica.”
De prestaties zijn mogelijk gemaakt door de combinatie van een microscopische computer van de Universiteit van Michigan met een voortstuwingssysteem ontwikkeld in Pennsylvania. De robot heeft geen bewegende delen of ledematen; hij beweegt door de manipulatie van elektrische velden die de omliggende moleculen beïnvloeden. “Het is alsof de robot zich in een stroom bevindt, maar tegelijkertijd de stroom in beweging zet”, legt Miskin uit.
David Blau, een informatica-expert aan de Universiteit van Michigan, benadrukt dat het plaatsen van de computer op een zo klein platform het herontwerpen van de software en de halfgeleidercircuits vereiste. De ontwikkeling van de robot nam vijf jaar in beslag.
Theoretisch kunnen micro-robots zich synchroniseren en mobiele groepen vormen die lijken op scholen vissen, en ze kunnen maandenlang autonoom functioneren als ze worden blootgesteld aan licht voor herladen. Onderzoekers hopen in de toekomst het geheugencapaciteit en de complexiteit van de programmering te vergroten, met mogelijke toepassingen in de geneeskunde, zoals het monitoren van cellen.
Eerder creëerden wetenschappers micro-robots die zich verplaatsen door cavitatie – gecontroleerde explosies van bellen die worden gegenereerd door laserverwarming – en in staat zijn om tot 1,5 meter te springen en snelheden van 12 m/s te bereiken, zonder gebruik te maken van motoren of brandstof.
