(A)蚂蚁旁边的微型机器人。(B)机器人(rén)的放大视图。(C)机器人的一条腿 ,由刚性面板、活动铰链组成。(D)带有标记的主要电路块(kuài)的电路的CAD布(bù)局图像。(E)微型机器(qì)人控制电路的光学显微镜图像。图片来源:《科学·机器(qì)人》
据(jù)发表在21日的《科(kē)学·机器人》杂志的论文(wén),美国康奈尔(ěr)大学的研究(jiū)人(rén)员在100到250微(wēi)米(mǐ)大(dà)小的太阳能机器人上安装了(le)比蚂蚁头还小的电子“大脑(nǎo)”,这样它们就可以(yǐ)在不受外部(bù)控制的情(qíng)况下自主行走。
这(zhè)项创新为新一代(dài)微型设备奠定了基础,这些设备可(kě)以跟踪细菌、嗅(xiù)出化(huà)学物质(zhì)、摧毁(huǐ)污染物、进行显微手术并清除动(dòng)脉(mò)中的(de)斑块(kuài)。
这种新型机(jī)器人的“大脑”是一个(gè)互补(bǔ)金(jīn)属氧化物半导体(CMOS)时(shí)钟电路,它包含1000个晶(jīng)体管,外加二(èr)极管(guǎn)、电阻器和电容器阵(zhèn)列(liè)。集(jí)成CMOS电路产生(shēng)一个信号,该信号产生一系(xì)列相移的方波频(pín)率,进而设定(dìng)机器人的步态。机(jī)器人腿是铂基制动器,电(diàn)路和(hé)支腿都由光伏供电。
新型机器(qì)人的大小仅为搭载在机载CMOS电子设备(bèi)上的(de)大(dà)型机器人的万(wàn)分之一,并且可以每秒(miǎo)10微米以上的速度行走。
研(yán)究(jiū)人员之前已经开发出了可以(yǐ)爬行、游泳、行走和折(shé)叠自己(jǐ)的微型机器人,但总是有连接在一起的“线”。为了产生运动,这(zhè)根(gēn)电线被用来提供电(diàn)流,或者(zhě)必须让激(jī)光光束直(zhí)接聚焦到(dào)机器人身(shēn)上的特定位(wèi)置。
“以前,我们必须操纵(zòng)这些‘线(xiàn)’,才能从机器(qì)人那里得到任何形式的反应。”康(kāng)奈尔大学物理学(xué)教授伊泰·科恩说,“现在我们有了这些大脑,仿(fǎng)佛从(cóng)提线木偶上解(jiě)开了绳子,就像匹诺曹有了意(yì)识一样。”