来自康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的一组科学家开发了一种新型的微型机器人,这些机器人结合了半导体组件,可以通过标准电子信号控制它们并使其行走。
Miskin 等人建造了微型机器人,它由硅光伏电池和四个电化学致动器组成的简单电路组成;当激光照射在光伏电池上时,机器人会行走。
新的步行机器人的厚度约为5微米,40微米,长度在40到70微米之间。
每个组件都包含一个由硅光伏材料制成的简单电路,该电路主要用作躯干和大脑,还包括四个用作腿部的电化学致动器。
机器人以低电压(200毫伏)和低功率(10纳瓦)运行,并且在尺寸方面保持强大。
康奈尔大学共同首席作者保罗·麦克尤恩教授说:“就机器人的大脑而言,从某种意义上说,我们只是在利用现有的半导体技术,并使它变得小型且可发布。”
“但是腿以前不存在。没有可以使用的小型电激活执行器。因此,我们必须发明这些,然后将它们与电子设备结合起来。”
由Miskin 等人开发的机器人的大小与草履虫(Paramecium)等微生物大致相同。
使用原子层沉积和光刻技术,McEuen教授及其同事用只有几十个原子厚的铂金条构造了支腿,铂金的一侧被一层惰性钛覆盖。
在对铂施加正电荷时,带负电的离子将从周围溶液中吸附到暴露的表面上,以中和电荷。
这些离子迫使裸露的铂膨胀,使带弯曲。
条带的超薄特性使材料可以急剧弯曲而不会断裂。
为了帮助控制3D肢体的运动,科学家在条带顶部构图了刚性聚合物面板。
面板之间的间隙就像膝盖或脚踝一样起作用,从而允许腿部以受控方式弯曲,从而产生运动。
作者通过在不同的光电装置上闪烁激光脉冲来控制机器人,每个光电装置为一组单独的腿充电。
通过在前后光伏之间来回切换激光,机器人可以行走。
“虽然这些机器人的功能很原始-它们不是很快,但它们没有很多计算能力-我们为使它们与标准微芯片制造兼容而进行的创新为使这些微型机器人变得智能化打开了大门,快速且可大量生产。
“这实际上只是弓箭的第一枪,嘿,我们可以在一个微型机器人上进行电子集成。”
该团队正在探索通过更复杂的电子设备和机载计算来增强机器人能力的方法-这些改进有一天可能导致成群的微型机器人爬行并重组材料,缝合血管或被大批派遣以探测大范围的机器人。人脑。
宾夕法尼亚大学的主要作者马克·米斯金(Marc Miskin)博士说:“控制一个微型机器人可能会尽可能地缩小自己的身体。”
“我认为像这样的机器将带我们进入各种奇妙的世界,这些世界太小了,看不见。”
该小组的工作发表在《自然》杂志上。
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