الروبوتات الدقيقة الذكية تسير بشكل مستقل مع “العقول” الإلكترونية
قام باحثو جامعة كورنيل بتركيب “أدمغة” إلكترونية على الروبوتات التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي يتراوح حجمها بين 100 و 250 ميكرومتر – أصغر من رأس النملة – حتى يتمكنوا من المشي بشكل مستقل دون أن يخضعوا لسيطرة خارجية.
بينما طور باحثو كورنيل وآخرون سابقًا آلات مجهرية يمكنها الزحف والسباحة والمشي وطي نفسها ، كانت هناك دائمًا “خيوط” مرتبطة ؛ لتوليد الحركة ، تم استخدام الأسلاك لتوفير تيار كهربائي أو كان لابد من تركيز أشعة الليزر مباشرة على مواقع محددة على الروبوتات.
وتحدث أستاذ الفيزياء إيتاي كوهين موضحاً: “في السابق ، كان علينا حرفيًا التلاعب بهذه” الخيوط “من أجل الحصول على أي نوع من الاستجابة من الروبوت”. “ولكن الآن بعد أن أصبح لدينا هذه العقول على متن الطائرة ، فإن الأمر يشبه نزع الأوتار عن الدمى المتحركة. يبدو الأمر كما لو أن بينوكيو يكتسب وعيه.”
يمهد هذا الابتكار الطريق لجيل جديد من الأجهزة المجهرية التي يمكنها تتبع البكتيريا ، وشم المواد الكيميائية ، والقضاء على الملوثات ، وإجراء الجراحة المجهرية ، وتنظيف الشرايين من الترسبات.
جمع المشروع باحثين من مختبرات إيتاي كوهين ، أليشا مولنار ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات ؛ وبول ماكوين ، أستاذ العلوم الفيزيائية ، وجميعهم من كبار المؤلفين المشاركين في الورقة. المؤلف الرئيسي هو مايكل رينولدز باحث ما بعد الدكتوراه.
إن “الدماغ” في الروبوتات الجديدة عبارة عن دائرة تكميلية لأكسيد المعادن وأشباه الموصلات (CMOS) تحتوي على ألف ترانزستور ، بالإضافة إلى مجموعة من الثنائيات والمقاومات والمكثفات. تولد دائرة CMOS المتكاملة إشارة تنتج سلسلة من ترددات الموجة المربعة ذات الطور والتي بدورها تحدد مشية الروبوت. أرجل الروبوت هي مشغلات قائمة على البلاتين. يتم تشغيل كل من الدائرة والأرجل بواسطة الخلايا الكهروضوئية.
وأضاف كوهين: “في النهاية ، ستسمح لنا القدرة على توصيل أمر ما بإعطاء تعليمات الروبوت ، وسيتعرف الدماغ الداخلي على كيفية تنفيذها”. “ثم نجري محادثة مع الروبوت. قد يخبرنا الروبوت بشيء عن بيئته ، ومن ثم قد نتفاعل بإخباره ،” حسنًا ، اذهب إلى هناك وحاول اكتشاف ما يحدث. “
الروبوتات الجديدة أصغر بحوالي 10000 مرة من الروبوتات الكبيرة الحجم التي تتميز بإلكترونيات CMOS على متن الطائرة ، ويمكنها المشي بسرعات أعلى من 10 ميكرومتر في الثانية.
أسفرت عملية التصنيع التي صممها رينولدز ، والتي خصصت أساسًا للإلكترونيات المبنية في المسبك ، عن منصة يمكن أن تمكن الباحثين الآخرين من تجهيز الروبوتات المجهرية بتطبيقاتهم الخاصة – من أجهزة الكشف الكيميائية إلى “العيون” الكهروضوئية التي تساعد الروبوتات على التنقل من خلال استشعار التغييرات بخفة.
ووضح رينولدز قائلاً: “ما يتيح لك تخيله هو روبوتات مجهرية معقدة للغاية وذات كفاءة عالية ولديها درجة عالية من قابلية البرمجة ، ومتكاملة ليس فقط مع المشغلات ، ولكن أيضًا مع أجهزة الاستشعار”. “نحن متحمسون للتطبيقات في الطب – وهو شيء يمكن أن يتحرك في الأنسجة ويحدد الخلايا الجيدة ويقتل الخلايا السيئة – وفي العلاج البيئي ، مثل ما إذا كان لديك روبوت يعرف كيفية تفكيك الملوثات أو الإحساس بمادة كيميائية خطرة والتخلص منها “.
