ライデン大学の研究者らは、脳やセンサー、ソフトウェアを使わずに移動、ナビゲーション、適応できるマイクロロボットを開発した。彼らの行動は完全に物理的構造と環境との相互作用によって決まります。
ロボットの長さはわずか数十マイクロメートルで、人間の髪の毛の幅よりもはるかに小さい。その大きさにもかかわらず、彼らはまるで生きているように見える方法で泳ぎ、障害物に反応することができます。
ダニエラ・クラフト教授と研究者の蒙詩魏が率いるチームは、接続されたセグメントの柔軟なチェーンとしてロボットを構築した。電場にさらされると、構造は自動的に動き始めます。
ロボットは電子機器に頼るのではなく、その形状と柔軟性を利用して動きを生成し、リアルタイムで周囲に適応します。
自然は柔軟な動きを刺激します
コンセプトは動物の動きに基づいています。ミミズやヘビは、狭く複雑な空間を移動するために体の形を継続的に変化させます。
「ミミズやヘビなどの動物は、移動するときに常にその形状を適応させ、環境をナビゲートするのに役立ちます。巨視的なロボットも同様に、その機能に柔軟性を利用します。しかし、これまでのマイクロロボットは、小さくて硬いか、大きくて柔軟性があるかのどちらかでした。私たちの研究室で小さくて柔軟なマイクロロボットを実現できないかと考えました」とクラフト氏は語った。
ロボットの作成には、チームは高精度 3D マイクロプリンターを使用しました。各要素のサイズは約 5 マイクロメートルで、0.5 マイクロメートルほどの小さなジョイントで接続されています。
構造は、集合的に動きを生成する自己推進要素のチェーンとして構築されます。ロボットは起動すると、毎秒約 7 マイクロメートルの速度で動きます。
製造プロセスでは、現在の製造限界で動作できる高度なマイクロプリンティング システムを使用し、極めて小さいスケールでの柔軟性と構造精度の両方を可能にします。
起動すると、ロボットは波のような動きをします。柔軟な設計により、プログラムされた指示がなくても、曲げたり前に進むことができます。
形状がスマートな行動を促す
研究者らは、ロボットの動きと形状が常に相互に影響を与えていることを発見した。このフィードバックにより、条件が変化したときに自動的に調整することができます。
「しかし、それだけではありませんでした」とクラフト氏は付け加えた。
「私たちは、ロボットの形状と動きの間に継続的なフィードバックがあることを発見しました。形状はロボットの動きに影響を与え、その動きによってその形状が変化します。したがって、このマイクロロボットは、環境がその体をどのように変化させ、それに反応するかを感知し、生き物のように見せます。これは、スマートな能力を統合するために顕微鏡的なエレクトロニクスが必要ないことを意味します」とクラフト氏は述べた。
ロボットは、制御システムなしで障害物を回避したり、方向を変えたりできます。また、混雑した環境を移動し、物体を進路の外に押し出すこともあります。
「ロボットが減速したり、停止したりすると、まるでそこから抜け出そうとするかのように尻尾を振り始めます」とウェイ氏は言う。
研究者らは、この技術が標的薬物送達や低侵襲処置などの応用をサポートできる可能性があると述べている。次のステップは、単純な物理的相互作用からそのような行動がどのようにして現れるのかをより深く理解することです。
研究は雑誌に掲載されました PNAS。
#マイクロロボットは頭脳センサーソフトウェアを使わずに泳ぎ操縦します