Dünyanın en küçük tam programlanabilir mikrorobotları ^{CEFR B2}

Araştırmacılar dünyanın en küçük tam programlanabilir otonom mikrorobotlarını geliştirdi. Bu mikroskobik yüzme makinelerinin boyutları yaklaşık 0.2 x 0.3 x 0.05 milimetre olup birçok mikroorganizmayla aynı ölçekte çalışıyor. Her cihazın üretim maliyeti sadece bir kuruş ve aylarca çalışabilecek şekilde tasarlandı. Geliştirme sonuçları Science Robotics ve Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) makalelerinde anlatıldı; Marc Miskin, University of Pennsyvlania’de elektrik ve sistem mühendisliği doçenti olarak bu çalışmalarda kıdemli yazar olarak yer aldı. UM’de elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörleri David Blaauw ve Dennis Sylvester ultra küçük hesaplama tasarımlarına katkıda bulundu ve Science Robotics makalesinin kıdemli yazarları oldular.

Robotlar ışık atımlarıyla hem enerji hem de programlama alıyor; her aygıtın benzersiz kimliği sayesinde ayrı komutlar verilebiliyor. Sensörler sıcaklığı bir santigrat derecenin üçte biri doğrulukla ölçüyor ve ölçülen değerler robotların sallanma hareketiyle rapor ediliyor; araştırmacılar bu raporlama biçimini bal arılarının sallanan dansına benzetti. İtki tasarımında hareketli parça kullanılmıyor. Robotlar çevre sıvısında iyonları iten bir elektrik alanı üretiyor; bu iyonlar yakınındaki su moleküllerini iterek robotu hareket ettirecek kuvveti oluşturuyor. Bu mekanizma PNAS’ta ayrıntılı olarak tanımlandı.

Hesaplama son derece düşük güçle çalışmak zorunda kaldı; Blaauw’un ekibi robot programını 75 nanovat ile çalıştırdı ve araştırmacılar bunun bir akıllı saatin gerektirdiğinden 100,000 kat daha az olduğunu belirtiyor. Enerji toplamak için güneş panelleri robotun büyük kısmını kaplıyor. Mühendisler kontrol komutlarını tek bir özel komuta yoğunlaştırdı ki programlar çok küçük belleğe sığsın. Araştırmacılar bu aygıtların tek tek hücrelerin sağlığını izleyerek tıpta ilerleme sağlayabileceğini ve mikroskala aygıtlarla imalatta yardımcı olabileceğini düşünüyor; gelecekte daha karmaşık programlar, daha hızlı hareket, yeni sensörler veya farklı ortamlarda çalışma hedefleniyor.

• Birincil destek: National Science Foundation
• Ek destek: University of Pennsylvania Office of the President, Air Force Office of Scientific Research, Army Research Office, Packard Foundation, Sloan Foundation, Fujitsu Semiconductors