Используя пузырьковые двигатели и оптическую связь, они перемещаются и взаимодействуют в воде. Исследователи видят возможности их применения от медицинской диагностики до распределённых сенсорных сетей.
Миниатюрные интеллектуальные микророботы кубической формы, размером меньше кончика пальца, созданные для использования под водой.
YouTube Технического университета Хемница
На пути к созданию интеллектуальных роботизированных коллективов ученые из Хемницкого технического университета создали новое поколение автономных микророботов.
Эти «умные» частицы, каждая из которых шириной всего лишь миллиметр, могут общаться, реагировать на свет и координировать свои действия в воде.
Исследователи из Исследовательского центра по материалам, архитектуре и интеграции наномембран (MAIN) при университете разработали устройства с использованием гибких материалов, напоминающих оригами.
Смартлеты складываются в крошечные полые кубики, обеспечивая каждому устройству внутренние и внешние функции. Эта поверхность поддерживает солнечные батареи, бортовые процессоры и оптические сигнальные системы.
В отличие от более ранних микророботов, которым требовались громоздкие внешние органы управления, эти смарт-устройства оснащены интегрированными фотоэлектрическими элементами и кремниевыми микрочипами.
В каждом блоке также имеются микросветодиоды и фотодиоды для оптической связи.
«Впервые мы демонстрируем автономную микророботизированную платформу, которая не только чувствует и движется в воде, но и взаимодействует с другими микророботами полностью программируемым и автономным образом», — сказал профессор Оливер Г. Шмидт, научный руководитель MAIN и соавтор исследования.
Кубики приводятся в движение с помощью двигателей, генерирующих пузырьки, которые создают выталкивающую силу. В воде они поднимаются и опускаются по мере необходимости.
Они также могут посылать световые импульсы для передачи инструкций находящимся поблизости смартлетам, обеспечивая синхронизированные движения и групповые реакции.
Питание и связь с помощью света
Один из прорывов заключается в использовании света как для получения энергии, так и для коммуникации. «Идея использования света как источника энергии и информации открывает компактный и масштабируемый способ создания распределённых роботизированных систем», — сказал доктор Винит Бандари, руководитель исследовательской группы MAIN и соавтор.
Роботы используют «беспроводную коммуникационную петлю», которая устраняет необходимость во внешних магнитах, антеннах или камерах.
Каждый смартлет интерпретирует сигналы с помощью логики, запрограммированной на его микрочипе. Инженеры прикрепили эти микроскопические кремниевые чиплеты, называемые лаблетами, к слоям оригами с помощью мягкого клея.
Эта система обеспечивает децентрализованное управление и закладывает основу для создания роботизированных колоний, способных адаптироваться и сотрудничать. Профессор Джон Маккаскилл, другой соавтор, подчеркнул важность распределённого интеллекта.
«Мы все еще далеки от создания искусственной жизни», — сказал он, — «но мы начинаем видеть, как распределенный интеллект и модульное оборудование могут создавать системы, которые начинают отражать адаптивное, коммуникативное поведение живых коллективов».
Будущие приложения
Поскольку устройства не требуют подключения и биосовместимы, команда видит потенциал их применения в медицине и мониторинге окружающей среды. В будущем они могут помочь в проверке качества воды, малоинвазивной диагностике или исследовании замкнутых биологических систем.
Исследователи также предполагают применение в мягкой робототехнике и распределенных сенсорных сетях.
«Мы изучаем способы дальнейшего повышения автономности путём добавления химических и акустических сенсорных модулей», — сказал доктор Йеджи Ли, чья докторская диссертация способствовала развитию проекта. «Эти смартлеты могут превратиться в многофункциональные платформы, способные воспринимать, действовать и адаптироваться в сложных жидкостных средах».
Команда представляет себе будущие колонии, напоминающие цифровые организмы, где специализированные устройства отвечают за сенсорику, перемещение и коммуникацию.
Подобно зооидам у колониальных морских животных, скоординированные умные существа могут достигать поведения, невозможного для одиночных особей.
Объединив энергию, логику и связь в такие малые системы, исследователи из Хемница создали основу для роботизированных коллективов, которые однажды смогут самоорганизоваться внутри капель, тканей или миниатюрных экосистем.
Исследование опубликовано в журнале Science Robotics.
Sourse: interestingengineering.com
