Інженери представили метод масового виробництва чотирилапих мікророботів

Американські інженери навчилися створювати великі партії мікророботів, що мають розмір близько 70 мікрометрів і здатних переміщатися. Для руху в роботі передбачені актуатори та окремі сонячні панелі для кожного з них. Метод дозволяє одночасно створювати тисячі таких роботів на одній підкладці, а потім одночасно вивільняти їх, розповідають автори в інтерв'ю New Atlas. Розробка була представлена на березневій зустрічі Американського фізичного товариства (APS).

Оновлено: у серпні 2020 року стаття опублікована в.

На сьогоднішній день абсолютна більшість медичних операцій проводиться за допомогою великих інструментів або неінвазивних методів, таких як радіотерапія. Однак багато областей медицини потребують інструментів, що передбачають прямий контакт з внутрішніми органами людини, але в той же час не настільки великих, як існуюча медична апаратура. Як вирішення цієї проблеми інженери почали розробляти мікророботів, здатних проводити дослідження або прості маніпуляції всередині людського тіла. У цій області вже існує досить багато розробок, але поки вони мають типові технологічні недоліки. Наприклад, часто вони не обладнані власними пристроями для руху і переміщаються по тілу під дією зовнішнього магнітного поля, а також не можуть запасати або отримувати енергію із зовнішніх джерел.

Група інженерів з Корнеллського університету під керівництвом Ітая Коена (Itai Cohen) розробила метод, що дозволяє масово створювати мікророботів, здатних самостійно рухатися і отримувати енергію для цього через лазерний промінь. Інженери не розкривають всіх подробиць розробки, але все ж розповіли про основні особливості методу. Мабуть, роботи створюються за допомогою одного з літографічних методів, при якому структура пристрою задається за допомогою лазерного, ультрафіолетового або іншого випромінювання, що проходить через маску. Під час такої процедури можуть відбуватися безліч послідовних етапів, при яких із заготовки видаляються або на неї додаються певні структури.

Роботи мають розмір близько 70 мікрометрів на довжину. Його велика частина складається зі скляної підкладки і кремнієвих чіпів, у тому числі плати управління і чотирьох сонячних панелей. Сонячні панелі необхідні роботу для приведення в рух чотирьох актуаторів. Вони складаються з двох шарів: платинового і титанового. Під час опромінення лазерним променем сонячні панелі виробляють електричний струм, що змушує платиновий шар актуатора розширюватися. Оскільки титановий шар при цьому майже не розширюється, весь актуатор загалом згинається. Комбінація чотирьох окремих сонячних панелей дозволяє задавати похідку - не одночасні періодичні рухи актуаторів.

Інженери відзначають, що актуатори вимагають близько 200 мілівольт напруги для своєї роботи, тому їх легко інтегрувати з електронними схемами і не обов'язково використовувати об'ємні схеми для перетворення напруги. При цьому актуатор має велику потужність, якщо брати до уваги його розмір. За розрахунками авторів, один актуатор здатний підняти вантаж з масою, що у вісім тисяч перевищує його власну. Дослідники також показали, як можна одночасно вивільняти тисячі роботів з підкладки при її розчиненні:

Раніше інші інженери вже створювали функціональних мікророботів з рухаються частинами. Наприклад, у 2017 році китайські інженери створили мікроробота з двома «руками» на шарнірах, що приводяться в рух за допомогою зовнішнього магнітного поля. Розробники перевірили роботу робота в різних умовах, у тому числі в крові, де, можливо, буде застосовуватися робот.