Puoli vuosisataa sen jälkeen, kun Neil Armstrong lausui ikimuistoisesti sanat "yksi jättiloikka ihmiskunnalle", teknologiset innovaatiot ovat pienentyneet. Kyllä, jännitämme edelleen valtavat, taivasta raappaavat rakennukset ja rakettien painovoimaa uhmaava voima, mutta monet suurimmista edistysaskeleista tapahtuvat mittakaavassa, joka on käsittämättömän pieni niiden rinnalla eilen. Uudet mobiililaitteiden sukupolvet – olivatpa ne sitten kannettavat tietokoneet, älypuhelimet ja älykellot – ajelevat vain millimetrejä paksuudeltaan jo ohuista edeltäjästään; pienistä ja kannettavista laitteista tehdään entistä pienempiä ja kannettavampia. CRISPR/cas9-teknologian avulla tutkijat voivat muokata yksittäisiä geenejä; sen seurauksena mahdollisesti tappavia sairauksia. Uusien nanometrimittakaavaisten prosessien ansiosta sirujen suunnittelijat voivat puristaa yhä enemmän transistoreita integroitujen piirien pinnalle; laskentateho kaksinkertaistuu 12–18 kuukauden välein.
Sisällys
- Esimerkkejä on kaikkialla
- Miten käytämme niitä?
Robotiikan maailma ei ole erilainen. Ajattele, että robotit pitävät Boston Dynamicsista koiravaikutteinen Spot-robotti tai humanoidi Atlas-robotti ovat innovaatiokasan kärjessä yksinkertaisesti siksi, että ne ovat näkyvimmät? Ei niin nopeasti! Spektrin pienemmässä päässä edistys ei ehkä ole aivan niin ilmeistä - mutta mittakaavallaan ne voivat olla vielä jännittävämpiä.
Tervetuloa mikromittakaavaisten robottien maailmaan, robotiikan genreen, joka on vähemmän pysäyttävä ja tuijottava huomiota herättävä kuin metalliset isot veljet ja sisaret, mutta mahdollisesti yhtä muuttava. Nämä robotit voivat olla hyödyllisiä monenlaisissa sovelluksissa mikro- tai nanomittakaavaisten kirurgisten suoritusten suorittamisesta muiden planeettojen tutkimiseen.
Liittyvät
- Viimeistely: Kuinka tiedemiehet antavat roboteille ihmismäisiä tuntoaisteja
- Tässä on trendejä analysoiva A.I. uskoo olevan seuraava iso asia tekniikassa
- Tapaa Xenobotit: eläviä, biologisia koneita, jotka voivat mullistaa robotiikan
Esimerkkejä on kaikkialla
Tämän tekniikan esittelyt toiminnassa ovat kaikkialla. Äskettäin Etelä-Kalifornian yliopiston tutkijat rakensivat a lentävä, hyönteisten inspiroima robotti joka painaa vain 95 milligrammaa ja on pienempi kuin penniäkään.
S1
Sillä välin esimerkiksi Saksan Max Planck Institute for Intelligent Systems -instituutissa insinöörit ovat tehneet rakensi pienen ohjattavan auton. Se ei kuulosta erityisen epätavalliselta ennen kuin kuulet, että kyseinen auto ei ole pieni auto kuten Chevrolet Spark tai Ford Fiesta, vaan pikemminkin auton muotoinen robotti, jonka pituus on vain 40-50 mikrometriä. koko. Se on noin puolet yhden ihmisen hiuksen halkaisijasta. Laboratorio on rakentanut sarjan sellaisia itsekokoontuvia siirrettäviä mikrokoneita, jotka voidaan ohjelmoida koottavaksi monenlaisiin eri kokoonpanoihin riippuen siitä, mitä niiltä vaaditaan. Eikä siinä vielä kaikki.
"Tiimimme on ehdottanut [useita] uusia synteettisiä ja biohybridimikrorobotteja," Tohtori Metin SittiMax Planck Instituten fyysisen älykkyyden osaston johtaja kertoi Digital Trendsille. ”Synteettisinä pienimuotoisina robotteina olemme esitellyt erilaisia pehmeän muotoisia ohjelmoitavia langattomia mobiilirobotteja, joilla on moniliikenteinen ja monitoiminen toimintakyky. Tällaiset pehmeät pienet robotit ovat saaneet inspiraationsa pehmeistä pienimuotoisista eläimistä, kuten meduusoista, toukeista, lämpimistä, siittiöistä ja kovakuoriaisten toukista. Biohybridimikrorobotteina olemme [myös] ehdottaneet bakteeri- ja levävetoisia mikrouimereita kiinnitettyjen laitteiden toimittamiseen. lastia kohdealueilla, kun he havaitsevat mikroympäristön, [kuten] kemiallisia tai happigradientteja, pH-muutoksia ja valoa.”
"[Mikrorobotit voivat olla hyödyllisiä] ei-invasiiviseen tai minimaalisesti invasiiviseen lääketieteelliseen diagnoosiin ja hoitoon lyhyt- tai pitkäkestoisesti."
Sana "he", kuten monikkomuodossa, leviää paljon, kun ihmiset puhuvat mikroboteista. Voisimme harkita useiden suurikokoisten robottien käyttöä yhdessä, mutta todennäköisesti vain muutama toimii yhdessä toistensa kanssa. Muutamalla Green Dayn "Boulevard of Broken Dreams" -mallia, tämän mittakaavan robotit on suunniteltu kävelemään (tai kiertelemään tai ryömimään tai uimaan tai hyppäämään) yksin. Ei niin spektrin pienemmässä päässä.
"Perinteisillä roboteilla robottien on oltava kehittyneitä ja pystyttävä suorittamaan monimutkaisia tehtäviä yleensä yksin", sanoi Dea Gyu Kim, tohtorikandidaatti, joka työskentelee mikrorobottien parissa Georgia Techissä. "Mikrorobotit voivat kuitenkin olla halvempia ja yksinkertaisempia. Sen sijaan, että luottaisi [yhteen] robottiin suorittamaan tiettyä monimutkaista toimintaa, suuri joukko robotteja voi olla vuorovaikutuksessa eri tavoin eri toimien suorittamiseksi."
Tämä Georgia Techissä valmistettu pieni robotti on tuskin näkyvä
Kimin työstämät robotit ovat muutaman millimetrin pituisia, suunnilleen muurahaisen kokoisia. (Vaikka tulevaisuudessa tiimi toivoo tekevänsä vielä pienempiä.) Kutsutaan "harjasbotit”, 3D-tulostetut luomukset kävelevät neljällä tai kuudella harjasmaisella jalalla. Lyijyzirkonaattititanaatista valmistetun pietsosähköisen toimilaitteen ansiosta niiden selässä niitä voidaan ohjata pienillä tärinöillä.
Miten käytämme niitä?
"Ihanteellisin reaalimaailman sovellus [näille roboteille] minulle on käyttää suurta joukkoa harjasbotteja päästäkseni käsiksi vaikeapääsyisille alueille, kuten esim. halkeamia suuren infrastruktuurin sisällä tai pieniä aukkoja monimutkaisissa koneistoissa, joihin ihmiset tai tyypilliset robotit eivät voi mennä tekemään tutkimuksia", Kim jatkui. "[Ne voisivat toimia] matkimalla hyönteisten ravinnonhakukäyttäytymistä ja [lähettämällä] kiinnostavia tietoja."
Metin Sitti puolestaan uskoo, että lääketieteen ala on se, missä näistä pienistä roboteista on eniten hyötyä. ”Uskon, että mobiilin mikrorobotiikan suurin tieteellinen ja yhteiskunnallinen vaikutus olisi terveydenhuollossa, missä langattomat mikrorobotit pääsevät käsiksi ennennäkemättömille tai vaikeapääsyisille alueille ihmiskehon sisällä, Sitti jatkui. "[Se voisi olla hyödyllistä] ei-invasiivisessa tai minimaalisesti invasiivisessa lääketieteellisessä diagnoosissa ja hoidossa lyhyt- tai pitkäkestoisesti. Siksi ryhmäni on keskittynyt uusien mikrorobottemme soveltamiseen erilaisiin lääketieteellisiin sovelluksiin, kuten kohdennettuun syövän hoitoon, embolisaatioon, verihyytymien avaamiseen, biopsiaan ja mikrokirurgiaan.
On myös paljon muita ideoita, mistä nämä kaksi ovat peräisin. Jatkuvista kuvantamisagenteista robottien mikroryhmiin, jotka pystyvät liikuttamaan itseään paljon suurempia esineitä, magneettiohjattuihin mikroroboteihin, jotka voivat poistaa saastuneesta vedestä peräisin olevia raskasmetalleja, on harvoja alueita, joilla mikrorobotit eivät voisi osoittautua hyödyllisiksi jossain määrin. Kun tutkijat ovat yhä useammin osoittaneet kykynsä liikkua erilaisissa maastoissa, jotka vaihtelevat petollisista rinteistä uimiseen kehon nesteiden läpi, niistä tulee vain hyödyllisempiä.
Pullonkauloja on tietysti edelleen. Kuten suurempien robottienkin kohdalla, haasteena on saada robotti virtaa ilman, että niitä tarvitsee pitää kytkettynä, tehdä niistä ketterämpiä ja massavalmistus on helpompaa. Lääketieteellisissä sovelluksissa niiden on myös todistettava olevan turvallisia, ennen kuin niitä voidaan käyttää Fantastinen matka-tyylisiä tehtäviä ihmiskehon läpi. Mutta jatkuvasti kasvava määrä tutkijoita ympäri maailmaa työskentelee, jalostaa ja monissa tapauksissa ratkaisee näitä haasteita.
Kuten fyysikko Richard Feynman sanoi kerran nanoteknologian alasta, mikrorobotiikan pienemmästä serkkusta, "Alaosassa on runsaasti tilaa.” Mutta se ei todellakaan johdu kiinnostuksen puutteesta!
Toimittajien suositukset
- Tieteen seuraava iso asia on jo taskussasi
- Valmistuksen tulevaisuus: Katse eteenpäin asioiden valmistuksen seuraavaan aikakauteen
- A.I.:n tulevaisuus: 4 suurta asiaa, joita kannattaa huomioida lähivuosina
- Älykkäät nuket: Kuinka robottitakkaustekniikka muuttaa jalkapalloharjoituksia
- Kuinka data auttaa robottipölynimureita puhdistamaan kotisi mahdollisimman tehokkaasti
