VIDEO Cercetătorii au creat în premieră microroboți minusculi care se pot mișca și comunica în apă

Cercetătorii de la Centrul de Cercetare a Materialelor, Arhitecturii și Integrării Nanomembranelor (MAIN) din cadrul Universității Tehnice Chemnitz au dezvoltat o nouă generație de microroboți autonomi, denumiți „smartlets” și capabili să comunice, să răspundă la stimuli și să lucreze împreună în medii acvatice, relatează Tech Xplore.

Aceste dispozitive minuscule, fiecare având doar un milimetru în dimensiune, sunt complet integrate cu circuite electronice, senzori, actuatoare și sisteme de energie la bord. Ele pot primi și transmite semnale optice, pot răspunde la stimuli prin mișcare și pot face schimb de informații cu alți microroboți aflați în apropiere.

Rezultatele au fost publicate în revista Science Robotics.

Spre deosebire de generațiile anterioare de microroboți, care depindeau de sisteme de control wireless mult mai mari pentru a compensa funcționalitățile limitate la bord, microroboții smartlet sunt alimentați de celule fotovoltaice integrate, controlați de microcipuri de dimensiuni reduse și capabili de comunicare optică prin micro-LED-uri și fotodiode încorporate.

„Demonstrăm pentru prima dată o platformă microrobotică autonomă, complet integrată, care nu doar detectează și se mișcă în apă, dar și interacționează cu alți microroboți într-un mod complet programabil și autonom”, a explicat prof. Oliver G. Schmidt, unul dintre autorii studiului și director științific al MAIN.

Cum funcționează microroboții „smartlets”

Microroboții sunt construiți printr-o metodă flexibilă inspirată de origami, bazată pe materiale inteligente multistratificate, cu modele precise, care permit sistemului electronic plat să se ruleze și să se plieze autonom într-un mic cub 3D gol în interior, împodobit cu structuri spiralate – atât la interior, cât și exterior.

Această abordare deschide spațiul suplimentar necesar fiecărui cub pentru a-și purta propriul sistem de recoltare a energiei solare, logica de calcul și un sistem de semnalizare optică, pe lângă fețele externe interactive și mecanismele interne de mișcare.

Odată plasați în apă, acești microroboți se pot deplasa în sus și în jos datorită forțelor generate de „motoare cu bule”, care umplu cu gaz interiorul gol al cubului. De asemenea, pot emite impulsuri de semnale optice pentru a transmite instrucțiuni altor microroboți smartlets aflați în apropiere.

Această configurație permite interacțiuni în apă, inclusiv mișcare determinată de stimuli, sincronizare și coordonare între mai mulți smartlets. De exemplu, atunci când o unitate primește un semnal luminos, aceasta poate decoda informația prin procesorul intern, declanșând o mișcare sau un comportament coordonat la altele.

Una dintre inovațiile-cheie constă în utilizarea de către smartlets a unei „bucle de comunicare wireless” care nu necesită nicio cameră, magnet sau antenă externă.

Cercetătorii cred că microroboții vor avea numeroase aplicații în viața reală

Dincolo de laborator, potențialele aplicații ale acestor microroboți sunt extrem de variate. Pentru că sunt independenți și capabili să răspundă la semnalele mediului, aceste dispozitive ar putea, într-o bună zi, să ajute la sarcini precum monitorizarea calității apei, efectuarea de diagnosticări medicale minim invazive sau explorarea unor medii biologice restrânse.

Capacitatea lor de a forma colonii interactive, care răspund la stimuli, ar putea fi utilizată și în robotică „soft”, în sisteme autonome de inspecție sau în rețele distribuite de senzori.

Dr. Yeji Lee, coautoare a studiului, subliniază că aceasta este doar o etapă de început: „Explorăm modalități de a crește și mai mult autonomia, adăugând module de detecție chimică și acustică. Acești smartlets ar putea evolua în platforme multifuncționale care să detecteze, să acționeze și să se adapteze în medii fluide complexe”, spune ea.

Privind spre viitor, echipa își imaginează evoluția progresivă a acestor microroboți în sisteme dinamice ce seamănă cu colonii de organisme digitale. Fiecare smartlet poate îndeplini o funcție specializată – detectare, comunicare, mișcare – și împreună să formeze un organism robotic.

„Suntem încă departe de a crea viață artificială”, atrage însă atenția prof. John McCaskill, fost director fondator al Centrului European pentru Tehnologia Vieții din Veneția. „Dar începem să vedem cum inteligența distribuită și hardware-ul modular pot construi sisteme care încep să reflecte comportamentele adaptive și comunicative ale colectivităților vii”, spune el.