فرادید؛ دانشمندان دانشگاه پنسیلوانیا در همکاری با دانشگاه میشیگان، کوچکترین رباتهای کاملاً برنامهپذیر و خودگردان جهان را توسعه دادهاند. این رباتهای شناگر میکروسکوپی، به اندازهی میکروارگانیسمها (0.2 × 0.3 × 0.05 میلیمتر) هستند و میتوانند مستقل حرکت کنند، محیط خود را حس کرده و به تغییرات واکنش نشان دهند.
به گزارش فرادید، این رباتها با انرژی نور و هدایت یک «مغز» میکروسکوپیِ ساختهشده در میشیگان، میتوانند کارهایی مانند سنجش دما و تنظیم الگوهای حرکت خودشان را انجام دهند. این نوآوری که از سوی بنیاد ملی علوم حمایت میشود، میتواند اثر قابلتوجهی بر پزشکی داشته باشد؛ از جمله نظارت بر سلامت سلولها و کمک به ساخت دستگاههای بسیار کوچک و دقیق در صنعت.
مارک میسکین، استادیار مهندسی برق و سیستمها در دانشگاه پِن و نویسندهی ارشد دو مطالعه گفته: «ما رباتهای خودگردانی ساختهایم که 10.000 برابر کوچکتر هستند. این یک مقیاس کاملاً جدید برای رباتهای برنامهپذیر ایجاد میکند.»
این رباتها میتوانند در الگوهای پیچیده حرکت کنند و حتی به شکل گروهی هماهنگ، شبیه یک دسته ماهی حرکت کنند و از آنجا که سیستم رانش آنها هیچ قطعه متحرکی ندارد، رباتها بسیار مقاوم هستند، میتوان آنها را به راحتی با میکروپیپت منتقل کرد و ماهها قادر به شنا کردن هستند.
برای دههها، الکترونیک روزبهروز کوچکتر شده؛ نمونهی بارز آن، کامپیوترهای زیر میلیمتری رکوردشکن است که در آزمایشگاه دیوید بلاو و دِنیس سیلوستر، اساتید مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه میشیگان ساخته شده است. با این حال، رباتها در این مسیر عقب ماندهاند، بخشی از آن به دلیل دشواری حرکت مستقل در مقیاس میکروسکوپی است، مشکلی که میسکین میگوید 40 سال این حوزه را متوقف کرده بود تا به امروز.
بلاو، نویسنده ارشد مطالعه Science Robotics گفته: «دیدیم که سیستم رانش مهندسی پن و کامپیوترهای ریز ما دقیقاً برای هم ساخته شدهاند.»
در مقیاس میکروسکوپی در آب، مقاومت و ویسکوزیته به قدری زیاد است که میسکین میگوید حرکت ربات مانند حرکت دادن آن در قیر است. طراحی رانش تیم او این مشکل را با تغییر زاویه دید حل کرده است. به جای اینکه رباتها خودشان حرکت کنند، آب اطراف خود را حرکت میدهند. آنها یک میدان الکتریکی تولید میکنند که یونهای مایع اطراف را حرکت میدهد. این یونها به نوبه خود به مولکولهای آب مجاور فشار وارد میکنند و نیروی لازم برای حرکت ربات را ایجاد میکنند. این مکانیزم در PNAS توصیف شده است.
در بخش محاسبات، تیم بلاو نیاز داشت برنامه ربات را با 75 نانووات انرژی اجرا کند که گفته میشود 100.000 برابر کمتر از نیاز یک ساعت هوشمند است. برای دستیابی به این مقدار اندک انرژی، پنلهای خورشیدی بیشترین فضای ربات را اشغال میکنند.
بلاو میگوید: «ما مجبور شدیم دستورالعملهای برنامه کامپیوتر را کاملاً بازاندیشی کنیم و آنچه که معمولاً نیاز به دستورالعملهای متعدد برای کنترل رانش داشت، در یک دستور ویژه فشرده کنیم تا طول برنامه با حافظه کوچک ربات سازگار شود.»
این رباتها هم با پالسهای نور انرژی میگیرند و هم برنامهریزی میشوند و هر کدام دارای شناسهای منحصربهفرد برای برنامهریزی فردی هستند. این قابلیت میتواند به تیمی از رباتها اجازه دهد هر کدام بخش متفاوتی از یک کار گروهی را انجام دهند.
مترجم: زهرا ذوالقدر
