Вчені створили найменший у світі повністю функціональний мікроробот

Два роботи, схожі на комах, міні-жучок і водяний стрибок, розроблені в Університеті штату Вашингтон, є найменшими, найлегшими та найшвидшими повнофункціональними мікророботами, які будь-коли створювали.

Такі мініатюрні роботи колись можуть бути використані для роботи в таких сферах, як штучне запилення, пошук і порятунок, моніторинг навколишнього середовища, мікровиробництво або роботизована хірургія. У звіті про свою роботу в матеріалах Міжнародної конференції Товариства робототехніки та автоматизації IEEE з інтелектуальних роботів і систем міні-жук важить вісім міліграмів, а водяний стридер важить 55 міліграмів. Обидва можуть рухатися зі швидкістю близько шести міліметрів за секунду.

Прорив у швидкості та мініатюризації

«Це швидко порівняно з іншими мікророботами такого масштабу, хоча все ще відстає від своїх біологічних родичів», — сказав Конор Трігстад, аспірант Школи машинобудування та матеріалознавства та провідний автор роботи. Зазвичай мураха важить до п’яти міліграмів і може рухатися зі швидкістю майже метр за секунду.

Ключ до крихітних роботів — їхні крихітні приводи, які змушують роботів рухатися. Трюгстад ​​використав нову техніку виготовлення, щоб мініатюризувати привод до менш ніж міліграма, що є найменшим із тих, що коли-небудь виготовлялися.

«Приводи є найменшими та найшвидшими з тих, що коли-небудь були розроблені для мікроробототехніки», — сказав Нестор О. Перес-Арансібіа, доцент кафедри інженерії Флаерті Школи машинобудування та інженерії матеріалів WSU, який керував проектом.

Передова технологія приводу

У приводі використовується матеріал, який називається сплавом із пам’яттю форми , здатний змінювати форму під час нагрівання. Її називають «пам’яттю форми», оскільки вона запам’ятовує, а потім повертається до початкової форми. На відміну від типового двигуна, який би рухав робота, ці сплави не мають рухомих частин або компонентів, що обертаються.

«Вони дуже механічно надійні, — сказав Трюгстад. «Розробка дуже легкого приводу відкриває нові сфери мікроробототехніки».

Сплави з пам’яттю форми зазвичай не використовуються для великомасштабного роботизованого руху, оскільки вони надто повільні. Однак у випадку роботів WSU приводи зроблені з двох крихітних дротів зі сплаву з пам’яттю форми діаметром 1/1000 дюйма. За допомогою невеликої кількості струму дроти можна легко нагрівати та охолоджувати, дозволяючи роботам махати плавниками або рухати ногами зі швидкістю до 40 разів на секунду. У попередніх випробуваннях привод також зміг підняти вагу, яка в 150 разів перевищує власну вагу.

Порівняно з іншими технологіями, які використовуються для руху роботів, технологія SMA також вимагає дуже невеликої кількості електроенергії або тепла, щоб змусити їх рухатися.

Майбутні напрямки та вдосконалення

«Система SMA потребує набагато менш складних систем для їх живлення», — сказав Тригстад.

Трюгстад, завзятий рибалка нахлистом, давно спостерігав за водяними сітерами та хотів би глибше вивчити їхні рухи. У той час як водяний робот WSU робить плоскі махові рухи, щоб рухатися, природна комаха робить більш ефективні гребні ноги, що є однією з причин того, що справжня істота може рухатися набагато швидше.

Дослідники хотіли б скопіювати іншу комаху та розробити робота типу водяного мандрівника, який може переміщатися як по поверхні води, так і під нею. Вони також працюють над використанням крихітних батарей або каталітичного згоряння, щоб зробити своїх роботів повністю автономними та незалежними від джерела живлення.