Max Home IndustryЕсли вы хотите создать полнофункционального наноразмерного робота, вам необходимо использовать множество возможностей, от сложных электронных схем и фотоэлектрических элементов до датчиков и антенн.
Но не менее важно то, что если вы хотите, чтобы ваш робот двигался, вам нужно, чтобы он мог сгибаться.
Исследователи из Корнелла создали приводы с памятью формы микронного размера, которые позволяют атомарно тонким двумерным материалам складываться в трехмерные конфигурации. Все, что им требуется, — это быстрый скачок напряжения. И когда материал изгибается, он сохраняет свою форму даже после снятия напряжения.
В качестве демонстрации команда создала, возможно, самую маленькую самосгибающуюся птицу-оригами в мире. И это не шутка.
Доклад группы «Электрически программируемые приводы с памятью формы микрометрового размера для маломощных микророботов» опубликован в Science Robotics и помещен на обложку. Ведущий автор статьи — докторант Цинкунь Лю.
Проект возглавляют Итаи Коэн, профессор физики, и Пол Макьюэн, профессор физики Джона А. Ньюмана.
В результате продолжающегося сотрудничества МакИуэна и Коэна на сегодняшний день появилось множество наноразмерных машин и компонентов, каждая из которых кажется быстрее, умнее и элегантнее предыдущей.
«Мы хотим иметь роботов, которые являются микроскопическими, но с мозгом. Это означает, что вам нужны придатки, которые управляются дополнительными транзисторами металл-оксид-полупроводник (КМОП), то есть компьютерный чип на роботе, имеющем 100 микрон на стороне «, — сказал Коэн.
Представьте себе миллион изготовленных микроскопических роботов, выходящих из пластины, которые складываются в форму, свободно ползают и выполняют свои задачи, даже собирая в более сложные конструкции. Это видение.
«Самое сложное — это изготовление материалов, которые соответствуют схемам CMOS», — сказал Коэн. «И это то, что Цинкун и его коллеги сделали с этим приводом с памятью формы, которым можно управлять под напряжением и заставлять его сохранять изогнутую форму».
Машины складываются быстро, за 100 миллисекунд. Они также могут тысячи раз сгибаться и складываться. И им нужен только один вольт, чтобы заработать на жизнь.
Команда уже была признана Книгой рекордов Гиннеса за создание самого маленького шагающего робота. Теперь они надеются установить еще один рекорд, создав новую самосгибающуюся птицу оригами шириной всего 60 микрон.
В настоящее время команда работает над интеграцией своих приводов с памятью формы в схемы для создания шагающих роботов со складными ногами, а также роботов в виде листов, которые движутся волнообразно вперед. По словам Коэна, эти инновации могут когда-нибудь привести к появлению роботов типа нано-Roomba, которые смогут очищать человеческие ткани от бактериальной инфекции, микропредприятий, которые могут изменить производство, и роботизированных хирургических инструментов, которые в десять раз меньше, чем существующие устройства.
Поддержка была оказана Исследовательской лабораторией армии США по развитию боевых возможностей, Национальным научным фондом, Корнельским центром исследований материалов, Управлением научных исследований ВВС США и Институтом Кавли в Корнелле по наноразмерным наукам. Часть работ была выполнена в научно-техническом центре Cornell NanoScale.