Исследователи из Пенсильванского и Мичиганского университетов представили полностью программируемые автономные нанороботы размером примерно один миллиметр. Такие устройства могут использоваться в медицине, микропроизводстве и других высокотехнологичных областях. По оценке авторов проекта, себестоимость одного робота составляет около 0,8 рубля.
Команда Пенсильванского университета разработала механическую основу нанороботов, а специалисты Мичиганского университета интегрировали в них вычислительные и «интеллектуальные» функции. Лаборатория из Мичигана ранее стала известна созданием одного из самых маленьких в мире компьютеров, опыт работы с которым был использован и в новом проекте.
Передвижение нанороботов основано на ионной тяге. Инженеры спроектировали корпус размером приблизительно 200 × 300 × 50 микрометров, что потребовало высокой компактности всех систем. Для преодоления сопротивления среды используется принцип, сравнимый с «плаванием» на микроуровне. Система движения не содержит подвижных механических частей, что уменьшает риск повреждений и упрощает эксплуатацию.
Роботы создают электрическое поле, воздействующее на ионы в окружающей среде и обеспечивающее движение. Изменяя интенсивность и направление ионного поля, можно управлять траекторией наноробота. Отсутствие подвижных элементов повышает надёжность конструкции и позволяет при необходимости манипулировать устройствами с помощью микропипетки.
Из-за микроскопических размеров особое значение имеет источник питания. В конструкции применены солнечные элементы, которые занимают значительную часть площади устройства, но обеспечивают лишь около 75 нановатт мощности, что делает энергоэффективность ключевым параметром.
Программирование нанороботов осуществляется световыми импульсами: те же солнечные элементы выполняют двойную функцию — служат источником энергии и частью системы обработки сигналов. Роботы могут обмениваться информацией через характерные «танцевальные» движения, реагируя на свет. По данным разработчиков, за счёт питания от света и низкого энергопотребления такие устройства способны автономно работать в течение нескольких месяцев, а одновременное использование сотен роботов значительно расширяет возможные сценарии применения.
Первый прототип оснащён датчиком температуры, однако конструкция позволяет заменять его на другие типы сенсоров под конкретные задачи. Учёные считают, что технология подходит для массового и экономически эффективного производства и рассматривают текущую разработку как начальный шаг к широкому внедрению микророботов.
Читайте также: