科学家为太阳能微型机器人制造了电子“大脑”

这一进展为新一代显微镜设备奠定了基础，该设备可以跟踪细菌、嗅出化学物质、摧毁污染物、进行显微手术并清除动脉中的斑块。

虽然微型机器已经被设计成可以爬行、游泳、行走和折叠，总是有“附加条件”;为了产生运动，电线被用来提供电流或激光束必须直接对准机器人的特定位置。

物理学教授伊泰·科恩(Itai Cohen)说:“在此之前，我们实际上必须操纵这些‘弦’，才能从机器人那里得到任何形式的响应。”“但现在我们有了这些大脑，就像拿掉了木偶的线一样。就像皮诺乔苏醒过来一样。”

这种新型机器人的“大脑”是一个互补的金属氧化物半导体(CMOS)时钟电路，它包含了1000个晶体管，以及一组二极管、电阻和电容。

集成CMOS电路产生一个信号，产生一系列相移方波频率，进而设定机器人的步态。机器人腿是基于铂的执行器，电路和腿都由太阳能提供动力。

这种新型机器人比搭载CMOS电子器件的大型机器人小约1万倍，行走速度超过每秒10微米。

科恩说:“最终，沟通命令的能力将允许我们向机器人发出指令，机器人内部的大脑将想出如何执行这些指令。”“然后我们就和机器人对话了。机器人可能会告诉我们它所处的环境，然后我们可能会告诉它，‘好吧，过去看看发生了什么事。’”

通过定制工厂制造的电子设备，研究人员已经能够建立一个平台，使其他研究人员能够为微型机器人配备他们自己的应用程序——从化学探测器到光伏“眼睛”，帮助机器人通过感知光线的变化进行导航。

“这让你想象出一个非常复杂的、功能非常强大的微型机器人，它具有高度的可编程性，不仅集成了执行器，还集成了传感器，”postdr研究员Michael Reynolds说．

“我们对它在医学上的应用感到兴奋，它可以在组织中移动，识别好细胞并杀死坏细胞环境修复，就像你有一个机器人它们知道如何分解污染物，或感知危险的化学物质并摆脱它。”

尽管该团队承认该项目的电子设备相当“基础”，但挑战在于如何设计它们在低功率下运行，以避免需要巨大的太阳能电池板来移动机器人。

完成的电路到达8英寸(20厘米)的硅绝缘体晶圆上。雷诺兹说，每个15微米高的机器人大脑——基本上也是机器人的身体——与通常装在平面晶圆上的电子设备相比，简直就是一座“山”。

OWiC Technologies公司的首席执行官Alejandro Cortese表示:“实现这一目标的关键之一是，我们正在使用可以由低电压和电流控制的微尺度驱动器。”该公司是他联合创立的一家公司，旨在商业化用于微传感器的光学无线集成电路。“这真的是我们第一次证明，是的，你可以把它直接集成到CMOS过程中，并让所有的腿都由一个有效的电路直接控制。”

该团队创造了三个机器人来演示CMOS集成:一个是两条腿的Purcell机器人，以纪念物理学家Edward Purcell，他提出了一个类似的简单模型来解释微生物的游泳运动;一种更复杂的六足蚁机器人，它以交替的三脚架步态行走，像昆虫一样;还有一个四条腿的机器人狗，它可以改变走路的速度，这要归功于一个经过改进的电路，它可以通过激光脉冲接收指令。

科恩说:“真正有趣的部分是，就像我们在把iPhone推向世界之前从未真正知道它会是什么一样，我们希望现在我们已经展示了将CMOS电子元件连接到机器人驱动肢体的配方，我们可以释放它，让人们设计低功耗的微芯片，可以做各种各样的事情。”“这就是把它发送到以太中，让人们的想象力自由发挥的想法。”

研究小组的发现在论文中有详细描述。”机载数字控制的微型机器人发表在该杂志上科学的机器人．