과학자들은 미니어처 댄스로 수영하고 느끼고 소통하는 소금알보다 작은 작은 자율 로봇을 공개했습니다.
- 연구원들은 소금알보다 작은 완전 자율 로봇을 만들었습니다.
- 로봇은 주변 유체의 이온을 조작하기 위해 전기장을 사용하여 수영합니다.
- 추진 시스템은 조화로운 움직임을 가능하게 하며 초당 최대 한 몸 길이까지 가속합니다.
펜실베이니아 대학과 미시간 대학의 연구원들은 완전히 프로그래밍 가능한 세계에서 가장 작은 자율 로봇을 만들었다고 주장합니다.
각 로봇의 크기는 약 200 x 300 x 50 마이크로미터로 소금 한 알보다 작으며 생물학적 미생물 규모로 작동합니다.
로봇은 코드, 자기장 또는 외부 조이스틱 없이 작동하므로 이 크기의 최초의 진정한 자율 장치입니다.
미세한 물리학을 통한 수영
팀은 항력 및 점도와 같은 힘이 이 규모에서 지배적이어서 기존의 팔다리나 신체 굽힘이 효과적이지 않기 때문에 소형 로봇에 적합한 추진 시스템을 만드는 데 어려움을 겪었습니다.
대신 로봇은 전기장을 사용하여 주변 유체의 이온을 조작합니다. 이 이온은 차례로 물 분자를 밀어서 움직임을 만듭니다.
이 접근 방식을 통해 로봇은 복잡한 패턴으로 수영하고 심지어 그룹으로 조정하여 초당 최대 신체 길이 하나의 속도에 도달할 수 있습니다.
자기장을 생성하는 전극에는 움직이는 부분이 없기 때문에 로봇은 내구성이 매우 뛰어나며 손상 없이 샘플 간에 반복적으로 이동할 수 있습니다.
컴퓨터, 메모리, 센서 및 작은 태양광 패널을 밀리미터 미만의 칩에 장착하는 것은 또 다른 과제였습니다.
태양광 패널은 로봇 표면의 대부분을 차지하며 스마트워치보다 100,000배 이상 적은 전력을 생산하는 75나노와트에 불과합니다.
이러한 심각한 전력 제약 조건에서 작동하기 위해 미시간 팀은 프로그램 지침을 매우 효율적인 회로로 압축하여 전력 소비를 1000배 이상 줄였습니다.
이를 통해 각 로봇은 프로그램을 저장하고 환경을 감지하며 한 번에 몇 달 동안 자율적으로 움직임을 조정할 수 있습니다.
로봇에는 섭씨 1/3도 이내의 온도를 측정할 수 있는 전자 센서가 탑재되어 있습니다.
따뜻한 지역으로 이동하거나 작은 춤 “동작”으로 인코딩된 데이터를 사용하여 측정값을 보고할 수 있습니다.
연구자들은 현미경으로 이러한 움직임을 관찰하고 꿀벌이 의사소통하는 방식과 유사하게 신호를 해독합니다.
각 로봇은 광 펄스로 프로그래밍될 수 있어 개별 로봇에 대한 고유한 지침을 허용하고 여러 로봇과의 조정 작업을 가능하게 합니다.
이 서브밀리미터 로봇 플랫폼은 미래 발전을 위한 기반입니다. 추진력, 전자 장치 및 전력 시스템은 더 복잡한 프로그램, 추가 센서, 더 빠른 이동 및 더 까다로운 환경에서의 작동을 포함하도록 확장될 수 있습니다.
이 성과는 이제 미세한 규모에서 계산, 감지 및 작동을 통합하는 것이 가능함을 보여줍니다.
또한 개별 세포를 추적하고 마이크로 규모 장치를 제작할 수 있어 의학에도 영향을 미칠 수 있습니다.
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