ニール・アームストロングが「人類にとって大きな飛躍」という言葉を記憶に残る言葉にしてから半世紀が経ち、技術革新は小さくなりました。 はい、私たちは今でも空をそびえる巨大な建物や重力に逆らうロケットの力に興奮していますが、 最大の進歩の多くは、世界の進歩に比べて想像を絶するほど小さな規模で行われています。 昨日。 新世代のモバイル デバイスは、ラップトップ、スマートフォン、スマート ウォッチなど、すでに薄い前世代のデバイスの厚さをわずか数ミリメートル削っています。 すでに小型でポータブルなデバイスをさらに小型でポータブルにします。 CRISPR/cas9 テクノロジーにより、科学者は単一遺伝子を編集できます。 その結果、致命的な病気を根絶できる可能性があります。 新しいナノメートルスケールのプロセスにより、チップ設計者は集積回路の表面にこれまで以上に多くのトランジスタを押し込むことが可能になります。 このプロセスでは 12 ～ 18 か月ごとにコンピューティング能力が 2 倍になります。
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- 例はどこにでもあります
- それらをどのように使用しますか?
ロボット工学の世界も例外ではありません。 ロボットはボストン・ダイナミクスのようなものだと考えてください 犬からインスピレーションを得た Spot ロボット または 人型ロボット「アトラス」 イノベーションの山の頂点にあるのは、単に最も目立つからですか? そんなに早くない！ スペクトルの小さな端では、進歩はそれほど明らかではないかもしれませんが、その規模ではさらにエキサイティングなものになる可能性があります。
マイクロスケール ロボットの世界へようこそ。このロボット工学のジャンルは、金属製のロボットほど注目を集めるものではありませんが、あらゆる面で変革をもたらす可能性があります。 これらのロボットは、マイクロスケールまたはナノスケールの外科手術の実行から他の惑星の探索まで、幅広い用途に役立つ可能性があります。
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例はどこにでもあります
このテクノロジーが実際に動作しているデモンストレーションがいたるところで行われています。 最近、南カリフォルニア大学の研究者らは、 昆虫をモチーフにした空飛ぶロボット 重さはわずか95ミリグラムで、1ペニーよりも小さい。
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一方、例えばドイツのマックス・プランクインテリジェントシステム研究所では、エンジニアが 操縦可能な小さな車を作りました. 問題の車が小型車ではないと聞くまでは、特に珍しいことではありません。 シボレー スパークやフォード フィエスタのようなものではなく、わずか 40 ～ 50 マイクロメートルの車の形をしたロボットです。 サイズ。 これは人間の髪の毛1本の直径の約半分に相当します。 同研究室は、必要に応じてさまざまな形態で組み立てるようにプログラムできる一連のこのような自己組織化モバイルマイクロマシンを構築した。 それだけではありません。
「私たちのチームは、新しい合成およびバイオハイブリッドマイクロロボットを[多数]提案してきました。」 メティン・シッティ博士マックス・プランク研究所身体知能部門の所長はデジタル・トレンドに語った。 「私たちは合成小型ロボットとして、多移動および多機能操作能力を備えた、さまざまなソフト形状プログラマブル無線移動ロボットを実証してきました。 このような柔らかい小さなロボットは、クラゲ、イモムシ、ワーム、精原生動物、カブトムシの幼虫などの柔らかい小型動物からインスピレーションを得ています。 バイオハイブリッドマイクロロボットとして、我々は付着した物質を輸送するための細菌や藻類によって駆動されるマイクロスイマーも提案しました。 化学勾配や酸素勾配、pH 変化、 ライト。"
「（マイクロロボットは）短期または長期の非侵襲性または低侵襲性の医療診断と治療に役立つ可能性があります。」
人々がマイクロボットについて話すとき、複数形の「彼ら」という言葉が頻繁に飛び交います。 大型ロボットを複数台連携させて動作させることも考えられるが、連携して機能するのは少数となる可能性が高い。 グリーン デイの「壊れた夢の大通り」を言い換えると、この規模のロボットは単独で歩く (または転がる、這う、泳ぐ、跳ぶ) ように設計されています。 スペクトルの小さな端ではそうではありません。
「従来のロボットでは、ロボットは洗練されており、通常は単独で複雑なタスクを実行できる必要があります」と、ジョージア工科大学でマイクロロボットに取り組む博士課程の候補者、ディア・ギュ・キム氏は言う。 「しかし、マイクロロボットを使えば、もっと安価で簡単にできるのです。 単一のロボットに依存して 1 つの特定の複雑なアクションを実行するのではなく、多数のロボットがさまざまな方法で相互作用してさまざまなアクションを実行できます。」
ジョージア工科大学で作られたこの小さなロボットはほとんど見えません
キム氏が開発してきたロボットは、体長数ミリでアリほどの大きさだ。 （ただし、チームは将来的にはさらに小型の蒸留器を作りたいと考えています。）剛毛ボット」 3D プリントされた作品は、4 本または 6 本の剛毛のような足で歩きます。 背中にはチタン酸ジルコン酸鉛製の圧電アクチュエーターが搭載されているため、小さな振動で操縦することができます。
それらをどのように使用しますか?
「私にとって [これらのロボットの] 最も理想的な現実世界のアプリケーションは、剛毛ロボットの大規模なグループを使用して、次のような手の届きにくい領域にアクセスすることです。 人間や一般的なロボットが調査を行うことができない、大規模なインフラ内部の亀裂や複雑な機械の小さな隙間です」とキム氏は述べています。 続けた。 「[彼らは]昆虫の採餌行動を模倣し、興味のあるデータを[送信]することで機能する可能性があります。」
一方、メティン・シッティ氏は、これらの小型ロボットが最も役立つのは医療分野だと考えている。 「モバイルマイクロロボット工学の科学的および社会的影響が最も大きいのは医療分野であると私は信じています。 ワイヤレスマイクロロボットは、人体内の前例のない領域や到達困難な領域にアクセスできるようになります」とシッティ氏は述べています。 続けた。 「（これは）短期または長期の非侵襲的または低侵襲的な医療診断と治療に役立つ可能性があります。 したがって、私のグループは、標的癌治療、塞栓術、血栓開口、生検、顕微手術などのさまざまな医療用途に新しいマイクロロボットを応用することに重点を置いています。」
この 2 つから生まれたアイデアは他にもたくさんあります。 継続的なイメージングエージェントから、自分自身よりもはるかに大きな物体を移動できるロボットのマイクロチーム、そして磁石で制御され、物体を取り除くことができるマイクロロボットに至るまで、 汚染水からの重金属、マイクロロボットが何らかの能力で有用であることが証明できない分野はほとんどありません。 研究者らは、危険な斜面から体液の中を泳ぐまで、さまざまな地形を移動する能力をますます証明しており、その有用性はさらに高まるばかりです。
もちろん、ボトルネックは依然として存在します。 大型ロボットと同様に、ロボットを拘束せずに電力を供給し、ロボットをより敏捷にし、より容易に大量生産するという課題が含まれます。 医療用途の場合、用途に使用する前に安全であることが証明される必要もあります。 素晴らしい航海人体を介したスタイルのミッション。 しかし、これらの課題は世界中で増え続ける研究者によって取り組み、洗練され、多くの場合解決されています。
物理学者のリチャード・ファインマンはかつて、マイクロロボット工学の親戚であるナノテクノロジーの分野について次のように述べました。底にはかなりのスペースがあります」 しかし、それは決して興味の欠如によるものではありません。
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