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2026-02-05 14:34:00
ペンシルベニア大学とミシガン大学のチームは、いわゆるものを作りました これまでに作られた最小の完全にプログラム可能な自律ロボット: 泳ぎ、周囲を感知し、独立して反応することができる小さな機械。各ロボットの寸法はおよそ 200×300×50マイクロメートルサイズは塩の粒よりも小さく、多くの塩の粒に匹敵します 生物学的微生物。このプラットフォームは非常に低コストで製造できるように設計されており、ロボット 1 台のコストは約 1 ドルで、顕微鏡デバイス全体への道が開かれます。研究者らによると、規模の縮小は大幅であり、既存の自律ロボットと比較して、これらのシステムは約 10,000 分の 1 です。
アーキテクチャ: コンピューター、センサー、マイクロメートルスケールの作動
結果 は、アクティブなマイクロメートルスケールの構造の作成におけるペンシルバニア大学の専門知識と、非常に低電力のマイクロコンピュータに関するミシガン大学の研究との統合から生まれました。ロボットの中心には、 大きさ約100マイクロメートルのマイクロコンピュータ基本的なコマンドと制御ロジックを保存するのに十分な処理能力とプログラマブル メモリを備えています。移動用のコンポーネントとセンサーが電子機器の周囲に統合され、自律的に「感じ」、処理し、動作できる完全なシステムを作成します。
数十ナノワットのオーダーで利用可能な電力での動作を保証するために、ミシガン大学グループは、非常に低い電圧で動作できる回路を設計し、従来のソリューションと比較してコンピュータの消費量を 1,000 分の 1 以上削減しました。非常に特殊なチップが統合されています 約75ナノワットを生成する小型太陽電池この値は、スマートウォッチの一般的な消費量よりも 100,000 分の 1 以上低い値ですが、ロボットの最適化された電子機器と制御ロジックに電力を供給するには十分です。
ムーブメントの実装は動電学的メカニズムに基づいています
この中では、印加された電場が周囲の流体に力を生成し、機械部品を動かさずにロボットが泳ぐことができます。このアーキテクチャ上の選択は、堅牢性を最大限に高めることを目的としています。つまり、場を生成する電極は磨耗せず、マイクロピペットを使用してデバイスを異なるサンプル間で大きな損傷を与えることなく繰り返し移動できます。
光と感覚の能力によるプログラミング
先ほども言ったように マイクロロボットは光によって駆動され、制御システムとしても使用されます。: エネルギーを提供するのと同じ光パルスが、プログラムをオンボード メモリに送信するために使用されます。
各ユニットには一意のアドレスがあるため、 異なるロボットに異なるコマンド シーケンスをロードするこれにより、各要素が共通のタスク内で特定の役割を果たす群を作成できるようになります。一度プログラムされると、デバイスは複雑な動きを実行し、定義された経路を追跡し、周囲環境の状況に応じて軌道を変更することができます。実証された機能には、局所温度を測定し、それに応じて反応する機能 (たとえば、温度勾配に沿って方向を変更するなど) が含まれます。
センサーと制御ロジックを統合することで、単純な LED などの十分な光源が利用できる限り、ロボットは最大数か月の長期間動作することができます。推進力を生成する電場の精密な制御のおかげで、ロボットは 1 秒間に最大約 1 体の長さまで移動でき、
魚の群れのように、調整されたグループに組織される。
医療や製造における応用の可能性
多くの細胞構造に匹敵する規模で動作するこれらのマイクロロボットは、潜在的なツールとして考えられています。 個々の細胞の健康状態を監視し、組織に介入したり、標的を絞った治療の投与をサポートしたりする。温度勾配やその他の環境パラメータの追跡など、自律的な動作をプログラムできるため、生物学的または流体環境で複雑な経路をたどる必要があるシナリオでの使用が妥当になります。産業および製造分野では、研究者らは、従来のロボットシステムでは達成できない規模で微細なデバイスを構築したり組み立て作業を実行したりするためにロボット群を使用する可能性を指摘しています。
この研究は、長年にわたって試みられてきた一連の研究の一部である マイクロエレクトロニクス技術とマイクロメートルスケールの移動システムを組み合わせて、ロボット工学を生物学的システムのスケールに近づける。同チームによると、真に自律的でプログラム可能なロボットによってミリ単位の壁を克服できたことは、新しいセンサーやロボット間の通信機能の統合など、さらなる開発のための参照プラットフォームとなる可能性があるという。このプロジェクトの技術的な詳細は、科学誌『Science Robotics and Proceedings of the National Academy of Sciences』に掲載される一連の記事で説明されており、電子アーキテクチャ、推進システム、マイクロロボットの自律動作のデモンストレーションが説明されています。
#塩粒ほどの大きさのロボット #医療と産業に革命を起こそうとしています