ペンシルバニア大学とミシガン大学の研究者らは最近、これまでに作られた中で最小の完全にプログラム可能な自律ロボットを開発するために協力しました。これらの小さな機械は幅がわずか 10 分の 1 ミリメートルで、考え、泳ぎ、何か月も生き続けることができます。
ロボットの大きさは約 200 ミクロン×300 ミクロン×50 ミクロンと塩粒よりも小さく、製造コストはわずか 1 ペニー程度です。その小さなサイズにもかかわらず、外部接続、磁場、またはコントローラーを必要とせずに、移動、感知、計算し、環境に応答することができます。ペンシルバニア大学の電気・システム工学助教授マーク・ミスキン氏は、こうしたロボットは既存のマイクロロボットに比べて1万分の1であり、プログラム可能なロボットに新たな規模を切り開くと述べた。
研究チームは研究結果を『Science Robotics and Proceedings of National Academy of Sciences』に発表し、単細胞の健康状態の追跡や顕微鏡機械の組み立てへの応用を構想している。ロボットは微生物とほぼ同じサイズであるため、いつかは従来のロボットでは到達することが困難な組織環境や微細な生産ラインを行き来できるようになるでしょう。
サブミリメートルスケールでは、重力と慣性が表面張力、抵抗、粘性などの力に取って代わられ、従来の機械式手足が故障しやすくなります。このチームの革新的な推進システムは、誘導電場を使用して周囲の液体中のイオンを制御し、水分子を前方に押し出す。まるで「動く川」の中を自ら運転するロボットのように。
ロボットは複雑な軌道に沿って 1 秒間に 1 体の長さの速度で移動し、魚の群れのように動きを調整できます。シンプルな LED ライトが電力を供給し、可動部品のない設計により、機械の堅牢性が保証され、サンプルを損傷することなく繰り返し転送でき、数か月間稼働することができます。
自律性を実現するために、研究者らはミシガン大学のデビッド・ブラウ氏のグループの超小型コンピューター技術を統合し、これはDARPA会議で補完的なものとして発表された。ソーラーパネルが生成する電力はわずか75ナノメートル（スマートウォッチの10万分の1以上）ですが、回路は非常に低い電圧で動作します。プロセッサ、メモリ、センサー、モーターはすべて数百ミクロンの構造に統合されています。温度を摂氏 3 分の 1 度まで正確に感知し、温度勾配を追跡してリアルタイム データを報告できます。
人間は動きを通じてロボットとコミュニケーションします。コンピューターは温度やその他のデータを「ダンス」ジッターにエンコードし、ミツバチのコミュニケーションと同じように、顕微鏡下のカメラでデコードします。光パルスは個別に電力を供給してプログラムすることができ、ロボット間の分業と共同作業をサポートします。
ミスキンとブラウはこれを出発点とみなしている。このプラットフォームは、機械的な単純さ、効率的なエレクトロニクス、およびスケーラブルな製造を組み合わせています。分散型の微細知能が必要な分野に適しており、微細ロボットの新時代の幕開けとなります。