Miniaturisering bestaat al heel lang een uitdaging in de geschiedenis robotica.
Hoewel ingenieurs de afgelopen decennia grote vooruitgang hebben geboekt bij de miniaturisering van elektronica, zijn miniaturisten autonoom robot zijn er niet in geslaagd het doel van een grootte van minder dan 1 millimeter te bereiken. Dit komt omdat de kleine armen en benen kwetsbaar en moeilijk te maken zijn. Het allerbelangrijkste is dat de toestand van de natuurwetten in de microscopische wereld verandert. In plaats van zwaartekracht en traagheid worden weerstand en viscositeit dominant.
Tegen deze achtergrond hebben onderzoekers in de VS heeft aangekondigd onderzoeksresultaten die een veertig jaar oude uitdaging oplossen. Een team onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania en de Universiteit van Michigan heeft een nieuwe robot ontwikkeld die kleiner is dan een zoutkorrel en slechts 200 x 300 x 50 micrometer meet. Omdat de langste zijde 0,3 mm bedraagt, ligt deze ruim onder de drempel van 1 mm. Hij kan echter zijn omgeving waarnemen, zijn eigen beslissingen nemen en in het water zwemmen en bewegen.
Bovendien werkt het volledig autonoom en is het niet afhankelijk van externe controles zoals kabels of magnetische velden. Er wordt gezegd dat de productiekosten slechts 1 cent per eenheid bedragen.
“We zijn erin geslaagd een autonome robot te miniaturiseren tot 1/10.000 van de grootte van een conventionele robot”, zegt Mark Miskin, een van de onderzoekersdie assistent-professor elektrische systeemtechniek is aan de Universiteit van Pennsylvania. “Dit opent een nieuwe schaal voor programmeerbare robots.”
Elektrische glijbaan
Het voortstuwingssysteem dat Miskin en zijn team hebben ontwikkeld, is een doorbraak in de conventionele robotica. Vissen en andere grote waterorganismen bewegen zich voort als gevolg van de reactie van water dat naar achteren duwt, in overeenstemming met derde bewegingswet in de Newtoniaanse mechanica. Maar het voortduwen van water op microscopische schaal is als het voortduwen van modderige teer. De viscositeit van water is zo groot dat kleine armen en benen er nooit aan kunnen tippen.
Daarom kozen de onderzoekers voor een geheel nieuwe aanpak. In plaats van te zwemmen door delen van zijn lichaam te bewegen, beweegt de nieuwe robot door een elektrisch veld om zichzelf heen te genereren en geladen deeltjes zachtjes in de vloeistof te duwen. De robot maakt gebruik van het fenomeen van bewegende geladen deeltjes die nabijgelegen watermoleculen meeslepen, waardoor een waterstroom rond de robot ontstaat. Het is alsof de robot zelf niet beweegt, maar dat de zee of rivier beweegt.
