Et halvt århundre etter at Neil Armstrong minneverdig uttalte ordene «ett gigantisk sprang for menneskeheten», har teknologisk innovasjon blitt mindre. Ja, vi gleder oss fortsatt til enorme, himmelskrapere bygninger og raketters tyngdekraft-trossende kraft, men mange av de største fremskrittene finner sted i en skala som er ufattelig liten ved siden av i går. Nye generasjoner av mobile enheter – det være seg bærbare datamaskiner, smarttelefoner og smartklokker – barberer bare millimeter av tykkelsen til deres allerede tynne forgjengere; gjør allerede små og bærbare enheter enda mindre og mer bærbare. CRISPR/cas9-teknologi lar forskere redigere enkeltgener; potensielt utrydde dødelige sykdommer som et resultat. Nye prosesser i nanometerskala tillater brikkedesignere å presse stadig flere transistorer på overflaten av integrerte kretser; dobling av datakraft hver 12.-18. måned i prosessen.
Innhold
- Eksempler er overalt
- Hvordan skal vi bruke dem?
Robotverdenen er ikke annerledes. Tenk at roboter som Boston Dynamics hundeinspirert Spot-robot eller menneskelignende Atlas-robot er på toppen av innovasjonsbunken, rett og slett fordi de er mest synlige? Ikke så fort! På den minste enden av spekteret er fremskrittene kanskje ikke fullt så tydelige - men i deres skala kan de være enda mer spennende.
Velkommen til en verden av roboter i mikroskala, en sjanger innen robotikk som er mindre oppsiktsvekkende enn sine metalliske storebrødre og -søstre, men potensielt like transformerende. Disse robotene kan være nyttige for et bredt spekter av bruksområder, fra å utføre kirurgiske bragder i mikroskala eller nanoskala til å utforske andre planeter.
I slekt
- Finishing touch: Hvordan forskere gir roboter menneskelignende taktile sanser
- Her er hva en trendanalyserende A.I. tror vil bli den neste store tingen innen teknologi
- Møt Xenobots: Levende, biologiske maskiner som kan revolusjonere robotikk
Eksempler er overalt
Demonstrasjoner av denne teknologien i aksjon er overalt. Nylig bygde forskere ved University of South California en flygende, insekt-inspirert robot som veier bare 95 milligram og er mindre enn en krone.
S1
I mellomtiden, ved Tysklands Max Planck Institute for Intelligent Systems, for eksempel, har ingeniører bygget en liten styrbar bil. Det høres ikke spesielt uvanlig ut før du hører at den aktuelle bilen ikke er en liten bil som en Chevrolet Spark eller en Ford Fiesta, men snarere en bilformet robot bare 40 til 50 mikrometer størrelse. Det er rundt halvparten av diameteren til et enkelt menneskehår. Laboratoriet har bygget en serie slike selvmonterende mobile mikromaskiner som kan programmeres til å settes sammen i en lang rekke forskjellige formasjoner avhengig av hva som kreves av dem. Og det er ikke alt.
"Vårt team har foreslått [en rekke] nye syntetiske og biohybride mikroroboter," Dr. Metin Sitti, direktør for Max Planck Institute's Physical Intelligence Department, fortalte Digital Trends. "Som syntetiske småskalaroboter har vi demonstrert forskjellige myke formprogrammerbare trådløse mobile roboter med multi-bevegelse og multifunksjonell operasjonsevne. Slike myke små roboter har blitt inspirert av myke småskaladyr som maneter, larver, varmer, spermatozoider og billelarver. Som bio-hybride mikroroboter har vi [også] foreslått bakterie- og algedrevne mikrosvømmere for å levere de vedlagte last i målregioner mens de registrerer mikromiljø, [som] kjemiske eller oksygengradienter, pH-endringer og lys."
"[Mikroroboter kan være nyttige] for ikke-invasiv eller minimalt invasiv medisinsk diagnose og behandling for kort eller lang varighet."
Ordet "de", som i flertall, blir kastet rundt mye når folk snakker om mikroboter. Vi kan vurdere å la flere store roboter jobbe sammen, men det er sannsynligvis bare noen få som fungerer sammen med hverandre. For å omskrive Green Days «Boulevard of Broken Dreams», er roboter i denne skalaen designet for å gå (eller rulle, eller krype, eller svømme eller hoppe) alene. Ikke tilfelle i den mindre enden av spekteret.
"Med tradisjonelle roboter må robotene være sofistikerte og i stand til å utføre komplekse oppgaver vanligvis selv," sa Dea Gyu Kim, en PhD-kandidat som jobber med mikroroboter ved Georgia Tech. "Men mikroroboter kan de være billigere og enklere. I stedet for å stole på [en] enkelt robot for å utføre en spesifikk kompleks handling, kan en stor gruppe av dem samhandle på forskjellige måter for å utføre forskjellige handlinger."
Denne lille roboten laget på Georgia Tech er knapt synlig
Robotene Kim har jobbet med er et par millimeter lange, omtrent på størrelse med en maur. (Selv om teamet i fremtiden håper å bli mindre.) Kalt "bust-bots,” de 3D-printede kreasjonene går på fire eller seks bustlignende ben. Takket være tilstedeværelsen av en piezoelektrisk aktuator laget av blyzirkonattitanat på ryggen, kan de styres ved hjelp av små vibrasjoner.
Hvordan skal vi bruke dem?
"Den mest ideelle virkelige verden-applikasjonen [for disse robotene] for meg er å bruke store grupper av bust-bots for å få tilgang til vanskelig tilgjengelige områder, som f.eks. sprekker inne i stor infrastruktur eller små hull i komplekse maskineri, der mennesker eller typiske roboter ikke kan gå og utføre undersøkelser,» Kim fortsatte. "[De kunne arbeide ved å] etterligne insektfôringsatferd og [overføre] tilbake data av interesse."
Metin Sitti, i mellomtiden, tror det medisinske feltet er der disse bittesmå robotene vil være mest nyttige. "Jeg tror den høyeste vitenskapelige og samfunnsmessige effekten av mobil mikrorobotikk vil være i helsevesenet, hvor trådløse mikroroboter kan få tilgang til enestående eller vanskelig tilgjengelige områder inne i menneskekroppen, sier Sitti fortsatte. "[Dette kan være nyttig] for ikke-invasiv eller minimalt invasiv medisinsk diagnose og behandling for kort eller lang varighet. Derfor har gruppen min fokusert på å bruke våre nye mikroroboter til ulike medisinske bruksområder, som målrettet kreftbehandling, embolisering, åpning av blodpropp, biopsi og mikrokirurgi.»
Det er mange flere ideer hvor de to kom fra også. Fra kontinuerlige avbildningsagenter til mikroteam av roboter som kan flytte objekter som er mye større enn dem selv, til magnetstyrte mikroroboter som kan fjerne tungmetaller fra forurenset vann, er det få områder hvor mikroroboter ikke kan vise seg å være nyttige i en viss kapasitet. Ettersom forskere i økende grad har vist sin evne til å bevege seg over et utvalg av terreng, alt fra forræderske stigninger til svømming gjennom kroppsvæsker, vil de bare bli mer nyttige.
Flaskehalser eksisterer fortsatt, selvfølgelig. Som med større roboter inkluderer disse utfordringen med å drive roboter uten å måtte holde dem bundet, noe som gjør dem mer smidige og masseproduserer dem lettere. Når det gjelder medisinske applikasjoner, må de også bevises å være trygge før de kan brukes til Fantastisk reise-stil oppdrag gjennom menneskekroppen. Men disse utfordringene jobbes med, foredles og i mange tilfeller løses av stadig økende antall forskere rundt om i verden.
Som fysiker Richard Feynman en gang sa om feltet nanoteknologi, mindre fetter til mikrorobotikk, "Det er god plass i bunnen." Men det er absolutt ikke på grunn av manglende interesse!
Redaktørenes anbefalinger
- Den neste store tingen innen vitenskap er allerede i lommen
- Fremtiden for produksjon: Et blikk fremover til neste æra for å lage ting
- Fremtiden til A.I.: 4 store ting å se etter de neste årene
- Smarte dummies: Hvordan robotteknikk for takling forvandler fotballtrening
- Hvordan data hjelper robotstøvsugere med å rengjøre hjemmet ditt med maksimal effektivitet
