Компьютерная начинка и солнечные панели: энергетика на наноуровне
В каждом миниатюрном роботе реализован полноценный компьютер — ультракомпактный центр управления, сочетающий процессор, память, комплекс датчиков и миниатюрные солнечные панели. Энергию устройство получает от едва заметного светодиода, мощность которого составляет всего 75 нановатт. Несмотря на столь скромные энергетические показатели, этого достаточно, чтобы робот мог функционировать на протяжении месяцев — необходимо лишь достаточное освещение.
Движение, управление и световые импульсы: искусство микромира
В отличие от традиционных машин, у этих микроводителей отсутствуют конечности. Их способ перемещения основан на создании электрического поля через микроскопические электроды. Это поле воздействует на молекулы воды в окружающей жидкости, что буквально «толкает» робота вперед. Скорость — примерно одна длина корпуса за секунду. При массовом запуске множество подобных машин двигаются слаженно, образуя крошечные косяки, напоминающие поведение рыб.
Инновационная система управления использует световые импульсы. У каждого робота есть собственный адрес, и команды загружаются как по отдельности, так и сразу на группы, открывая путь к коллективной работе крошечных механизмов. Исключительная чувствительность сенсоров позволяет фиксировать малейшие температурные сдвиги — до одной трети градуса. Программируемость на поиск тепловых источников и передача данных через «покачивания» делают микророботов совершенными агентами в цифровом микромире.
Технологии производства: микросхемы и доступность
Революционный подход к созданию роботов базируется на уже отработанных технологиях производства микросхем, аналогичных тем, что применяются при изготовлении компьютеров. Это позволило переформатировать масштаб расходов: массовое изготовление одного робота обходится менее одного цента. Управление не требует дорогостоящего оборудования — достаточно простых компонентов вроде Raspberry Pi и камеры смартфона для визуализации и контроля поведения устройств. Такая комбинация надежных и доступных технологий гарантирует легкое внедрение новшества в множество сфер — от науки до промышленности.
Медицинские применения: наблюдение за клетками и точечная терапия
В данный момент роботы проходят испытания в растворе перекиси водорода, хотя в будущем предполагается использование безопасных сред, совместимых с медициной. Одна из самых амбициозных задач — работа с клетками организма. Благодаря способности реагировать на минимальные температурные изменения, эти устройства способны на точечный мониторинг состояния отдельных биологических структур. Микроробот может быть направлен к заданному участку, чтобы доставить лекарства или выполнить другие задачи, не повреждая ткани. Такой подход открывает новые горизонты в лечении заболеваний и индивидуализированной терапии.
Роботы и электроника: стабильность, надёжность и путь к новым материалам
Отсутствие движущихся частей наделяет роботов исключительной надёжностью — ломаться здесь почти нечему. Компактность конструкции позволяет легко перемещать их даже обычной лабораторной пипеткой без угрозы повреждения. Технологии, реализованные в этих микроскопических автоматах, открывают доступ к ранее недостижимым масштабам наблюдения и управления. Уже сегодня они могут быть использованы для изучения поведения отдельных клеток, что обещает развитие медицины и фундаментальной биологии, а отработка методов массового конструирования микросистем — прямая дорога к созданию современной электроники и разработке новых, уникальных материалов завтрашнего дня.
Источник: naked-science.ru
