کوچکتر از یک دانه نمک؛ دانشمندان کوچکترین ربات قابل برنامه ریزی جهان را ساختند [تماشا کنید]

دانشمندان کوچک‌ترین ربات برنامه‌پذیر جهان را ساختند که از دانه نمک کوچک‌تر است و می‌تواند در مایعات شنا کند.

مهندسان دانشگاه‌های پنسیلوانیا و میشیگان موفق به ساخت رباتی شده‌اند که آن‌قدر کوچک است که با چشم غیرمسلح به سختی دیده می‌شود، اما همچنان توانایی حس‌کردن، فکرکردن و حرکت خودکار را دارد. این اختراع جدید «کوچک‌ترین ربات برنامه‌پذیر جهان» است و ابعادی کوچک‌تر از یک دانه نمک دارد و می‌تواند در مایعات شنا کند. این دستاورد بزرگ حجم طراحی‌های قبلی را تا ۱۰ هزار برابر کوچک کرده است.

براساس گزارش ساینس‌آلرت، این ریزربات دارای ابعاد ۲۰۰ در ۳۰۰ میکرومتر و ضخامت ۵۰ میکرومتر است؛ یعنی به اندازه‌ای ریز که می‌تواند روی لبه‌ خطوط اثر انگشت شما قرار گیرد. برای درک بهتر اندازه آن باید گفت که یک کک‌ومک روی پوست صورت، بسیار بزرگ‌تر از این دستگاه است. اگر این ربات را روی یک سکه قرار دهید، حتی از تاریخ حک‌شده روی سکه نیز کوچک‌تر خواهد بود. با وجود این ابعاد میکروسکوپی، محققان توانسته‌اند یک کامپیوتر واقعی مجهز به پردازنده، حافظه، سنسور و سیستم پیشرانش را درون آن جای دهند.

کوچک‌ترین ربات برنامه‌پذیر جهان

این ربات با استفاده از میدان‌های الکتریکی و جابه‌جایی یون‌های موجود در مایع اطرافش حرکت می‌کند، زیرا در مقیاس میکروسکوپی استفاده از چرخ‌دنده یا بازوی مکانیکی غیرممکن است. «مارک میکسین»، مهندس نانورباتیک، توضیح می‌دهد که در این ابعاد بسیار کوچک، حرکت در آب شبیه به شناکردن در قیر است؛ زیرا نیروهایی مانند اصطکاک و ویسکوزیته بر جاذبه و اینرسی غلبه می‌کنند.

بنابراین مهندسان به‌جای استفاده از قطعات متحرک که به سرعت می‌شکنند، سیستمی طراحی کردند که جریانی از مولکول‌ها را در اطراف بدنه ربات ایجاد می‌کند. گویی ربات درون رودخانه‌ای است که خودش جریان آب آن را می‌سازد. این طراحی بدون قطعات متحرک باعث شده تا ربات بسیار بادوام باشد و بتواند ماه‌ها بدون خرابی کار کند.

این ربات انرژی خود را از طریق سلول‌های خورشیدی بسیار کوچکی تأمین می‌کند که با نور LED شارژ می‌شوند و فقط به حدود ۱۰۰ نانووات برق نیاز دارند. دانشمندان برای جادادن یک کامپیوتر در چنین فضای تنگی، معماری پردازش و مدارهای نیمه‌رسانا را بازطراحی کردند. نتیجه این تلاش، یک کامپیوتر میکروسکوپی با ولتاژ بسیار پایین است که می‌تواند دما را با دقت یک‌سوم درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری کند و براساس داده‌های محیطی تصمیم بگیرد. پنل‌های خورشیدی بیشتر سطح ربات را پوشانده‌اند تا انرژی لازم برای پردازش و حرکت تأمین شود.

همچنین این ربات روش منحصربه‌فردی برای انتقال اطلاعات دارد و مانند زنبورهای عسل با انجام حرکات خاص یا «رقصیدن» داده‌ها را منتقل می‌کند. برای مثال، وقتی ربات دمای مایع را اندازه می‌گیرد، این اطلاعات را به یک الگوی حرکتی خاص تبدیل می‌کند. دانشمندان با مشاهده این حرکات لرزشی از طریق میکروسکوپ و دوربین، پیام ربات را رمزگشایی می‌کنند. همچنین می‌توان با استفاده از پالس‌های نوری خاص، به هر ربات در یک گروه دستورات جداگانه‌ای داد تا رفتارهای پیچیده و هماهنگی مانند حرکت دسته‌جمعی ماهی‌ها را شبیه‌سازی کنند.

این دستاورد پتانسیل این را دارد که در آینده به‌عنوان ابزارهای پزشکی درون بدن انسان حرکت و سلامت سلول‌ها را بررسی کند و حتی وظایف درمانی انجام دهد. از آنجایی که هزینه تولید هر کدام از این ربات‌ها حدود یک پنی (کمتر از یک دلار) است و می‌توان آنها را به‌صورت ورقه‌ای و انبوه تولید کرد، استفاده از آن‌ها بسیار مقرون‌به‌صرفه خواهد بود.

یافته‌های این پژوهش در ژورنال Science Robotics منتشر شده است.