Ученые Технологического института Джорджии смогли скоординировать стаю из 300 микророботов для выполнения согласованных действий и движений. У 3-х миллиметровых устройств нет бортовых сенсоров, поэтому управлять таким роем можно только с помощью внешних воздействий. Ученые использовали для этого вибрацию. Теперь, когда понятно как управлять микроустройствами, ученые планируют протестировать что-нибудь полезное, например, доставку лекарств.
Небольшие размеры микророботов идеально подходят для доставки лекарств, диагностики заболеваний и даже для проведения хирургических операций. Лучше всего все эти функции роботы выполняют совместно, когда они объединяются в большой скоординированный рой. Но чем меньше робот, тем труднее снабдить его сенсорами, источником питания и всем тем, что позволяет роботам координировать и согласовывать движение.
Но в новом исследовании Технологического института Джорджии предложен подход, который позволяет координировать движение микророботов, не имеющих бортовых датчиков. В работе рассматривалась система для управления роем из 300 3-миллиметровых роботов, и они действовали совместно и согласованно.
Проблемы микроботов
Крупные роботы могут контролировать движение, воспринимая окружающую среду и отправляя эти данные друг другу по беспроводной сети. Микроботы не могут нести те же датчики, средства связи или блоки питания.
«Микроботы слишком малы, чтобы интерпретировать данные и принимать решения, но, используя столкновения между ними, и то, как они реагируют на частоту и амплитуду глобальных вибраций, мы можем влиять и на то, как двигаются отдельные роботы, и на коллективное поведение сотен и тысяч этих крошечных устройств», — сказал Чжицзянь Хао, ведущий автор работы.
Используя вибрацию, исследователи могут контролировать подвижность микророботов и выполнять так называемое "фазовое разделение, вызванное подвижностью" (MIPS - Motility-Induced Phase Separation, идея состоит в том, что при движении частицы затормаживаются, и в направлении самой низкой скорости возникает самая большая плотность, то есть фактически происходит разделение фаз - твердого и жидкого состояний). Исследователи управляли уровнем вибрации, чтобы заставить микроботов формировать кластеры или рассредоточиваться. Этого оказывается достаточно, чтобы движение микророботов было вполне скоординированным.
«Это первый проект, использующий принцип MIPS, который можно применить для формирования роев микроботов», — сказал Хао. — «Мы надеемся, что люди увидят, что использование физических взаимодействий — это еще один способ управления микроботами, хотя изначально это было довольно сложно сделать».