Des microrobots intelligents marchent de manière autonome avec des « cerveaux » électroniques


Des chercheurs de l’Université Cornell ont installé des « cerveaux » électroniques sur des robots à énergie solaire d’une taille de 100 à 250 micromètres – plus petits qu’une tête de fourmi – afin qu’ils puissent marcher de manière autonome sans être contrôlés de l’extérieur.

Alors que les chercheurs de Cornell et d’autres ont déjà développé des machines microscopiques qui peuvent ramper, nager, marcher et se replier, il y avait toujours des « ficelles » attachées ; pour générer un mouvement, des fils étaient utilisés pour fournir du courant électrique ou des faisceaux laser devaient être focalisés directement sur des emplacements spécifiques sur les robots.

« Avant, nous devions littéralement manipuler ces ‘chaînes’ afin d’obtenir n’importe quel type de réponse du robot », a déclaré Itai Cohen, professeur de physique. « Mais maintenant que nous avons ces cerveaux à bord, c’est comme enlever les ficelles de la marionnette. C’est comme quand Pinocchio prend conscience. »

L’innovation ouvre la voie à une nouvelle génération d’appareils microscopiques capables de suivre les bactéries, de détecter les produits chimiques, de détruire les polluants, d’effectuer des microchirurgies et de nettoyer la plaque des artères.

Le projet a réuni des chercheurs des laboratoires de Cohen, Alyosha Molnar, professeur agrégé de génie électrique et informatique; et Paul McEuen, professeur de sciences physiques, tous co-auteurs principaux de l’article. L’auteur principal est le chercheur postdoctoral Michael Reynolds.

L’article de l’équipe, « Microscopic Robots with Onboard Digital Control », publié le 21 septembre dans Robotique scientifique.

Le « cerveau » des nouveaux robots est un circuit d’horloge complémentaire métal-oxyde-semi-conducteur (CMOS) qui contient un millier de transistors, ainsi qu’un réseau de diodes, de résistances et de condensateurs. Le circuit CMOS intégré génère un signal qui produit une série de fréquences d’ondes carrées déphasées qui, à leur tour, définissent la démarche du robot. Les jambes du robot sont des actionneurs à base de platine. Le circuit et les jambes sont alimentés par le photovoltaïque.

« Finalement, la capacité de communiquer une commande nous permettra de donner des instructions au robot, et le cerveau interne trouvera comment les exécuter », a déclaré Cohen. « Ensuite, nous avons une conversation avec le robot. Le robot peut nous dire quelque chose sur son environnement, puis nous pouvons réagir en lui disant : ‘OK, va là-bas et essaie de comprendre ce qui se passe.' »

Les nouveaux robots sont environ 10 000 fois plus petits que les robots à grande échelle dotés d’une électronique CMOS embarquée, et ils peuvent marcher à des vitesses supérieures à 10 micromètres par seconde.

Le processus de fabrication que Reynolds a conçu, essentiellement en personnalisant l’électronique construite en fonderie, a abouti à une plate-forme qui peut permettre à d’autres chercheurs d’équiper des robots microscopiques avec leurs propres applications – des détecteurs chimiques aux « yeux » photovoltaïques qui aident les robots à naviguer en détectant les changements dans lumière.

« Ce que cela vous permet d’imaginer, ce sont des robots microscopiques vraiment complexes et hautement fonctionnels qui ont un degré élevé de programmabilité, intégrés non seulement à des actionneurs, mais également à des capteurs », a déclaré Reynolds. « Nous sommes enthousiasmés par les applications en médecine – quelque chose qui pourrait se déplacer dans les tissus et identifier les bonnes cellules et tuer les mauvaises cellules – et dans l’assainissement de l’environnement, comme si vous aviez un robot qui savait comment décomposer les polluants ou détecter un produit chimique dangereux et débarrassez-vous-en. »

Vidéo: https://youtu.be/bCjnekohBAY

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par L’Université de Cornell. Original écrit par David Nutt, avec l’aimable autorisation du Cornell Chronicle. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.