圖片：康奈爾大學(xué)

康奈爾大學(xué)的一組研究人員已在尺寸僅為 100 至 250 微米的太陽能機(jī)器人上安裝了電子“大腦”，使它們能夠在不受外部控制的情況下自主行走。

題為“具有機(jī)載數(shù)字控制的微型機(jī)器人”的新研究論文發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》上。

研究小組已經(jīng)開發(fā)出具有爬行、游泳、折疊等能力的微型機(jī)器。然而，電線總是用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)并提供電流，或者激光豆必須聚焦在機(jī)器人的特定位置。

Itai Cohen 是物理學(xué)教授。

“以前，我們實(shí)際上必須操縱這些'弦'才能從機(jī)器人那里獲得任何類型的響應(yīng)，”科恩教授說。“但現(xiàn)在我們有這些大腦在船上，這就像從木偶上取下弦一樣。就像皮諾曹獲得意識一樣。”

新的發(fā)展可以幫助引入新一代的顯微設(shè)備，這些設(shè)備可以做諸如追蹤細(xì)菌、識別化學(xué)物質(zhì)、對抗污染物等等。

該團(tuán)隊(duì)包括來自 Cohen 實(shí)驗(yàn)室的研究人員，電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授 Alyosha Maoinar；和物理科學(xué)教授 Paul McEuen。該論文的主要作者是博士后研究員邁克爾雷諾茲。

什么是電子“大腦”

該團(tuán)隊(duì)正在談?wù)摰碾娮?ldquo;大腦”是一個(gè)互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體 (CMOS) 時(shí)鐘電路，它由一千個(gè)晶體管和一組二極管、電阻器和電容器組成。借助集成的 CMOS 電路，可以生成信號以產(chǎn)生一系列相移的方波頻率，從而設(shè)置機(jī)器人的步態(tài)。機(jī)器人的腿是鉑基致動(dòng)器，電路和腿都由光伏供電。

“最終，傳達(dá)命令的能力將使我們能夠向機(jī)器人發(fā)出指令，而內(nèi)部大腦將弄清楚如何執(zhí)行它們，”科恩說。“然后我們正在與機(jī)器人進(jìn)行對話。機(jī)器人可能會(huì)告訴我們一些關(guān)于它的環(huán)境的信息，然后我們可能會(huì)告訴它，‘好吧，去那里看看發(fā)生了什么。’”

具有板載 CMOS 電子器件的宏觀機(jī)器人比這個(gè)新開發(fā)的機(jī)器人大約 10,000 倍，它的行走速度也可以超過每秒 10 微米。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的創(chuàng)新制造工藝催生了一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)可以幫助其他研究人員為微型機(jī)器人配備自己的應(yīng)用程序，其中可能包括化學(xué)探測器或光伏“眼睛”，幫助機(jī)器人通過感應(yīng)光線變化進(jìn)行導(dǎo)航。

“這讓你想象的是真正復(fù)雜、功能強(qiáng)大的微型機(jī)器人，它們具有高度的可編程性，不僅集成了執(zhí)行器，還集成了傳感器，”雷諾茲說。“我們對醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用感到興奮——它可以在組織中移動(dòng)并識別好細(xì)胞并殺死壞細(xì)胞——以及在環(huán)境修復(fù)中的應(yīng)用，如果你有一個(gè)知道如何分解污染物或感知危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)的機(jī)器人，那么生命并擺脫它。”