超微型智能機器人問世 體積僅螞蟻腳長1/4

【2022年09月30日訊】(大紀元專題部記者吳瑞昌綜合報導)人們時常在科幻電影中看到納米機器人,但現實的科技跟科幻還有著一定距離。不過,最近康納爾大學研發出一種長度只有小螞蟻的腳長(1毫米)的四分之一的微型機器人,可執行較為複雜的指令和工作。

美國康奈爾大學(Cornell University)的一個研究團隊9月21日在《科學》雜誌上發表這個新的微型機器人研製報告。這種機器人體長在100微米(μm)到250微米之間,寬度只有兩根頭髮絲那麼粗。其中「大腦」部分是一塊含有金屬氧化物半導體(CMOS)微電子系統,內含一個專用的IC晶片,裡面由一千個晶體管、一組二極管及電阻和電容組成,並使用矽光伏(PV)系統,讓它能以光作為供電來源。

報告中提到,雖然以前研製出的微型機器人可以爬行、游泳、行走和折疊,但它們像是提線木偶一般,需要有「繩子」來操控。為了讓它們產生運動,需要用電線提供電力。而這款剛研製出的微型機器人則不需要「繩子」。

集成的CMOS電路能夠產生信號,該信號產生一系列相移的方波頻率,藉由其方波頻率設定機器人的步態(走路頻率)。另外,微型機器人的腳採用鉑金屬薄層(7納米左右)製成,上面還覆蓋了一層鈦金屬薄(2納米左右)。

這款機器人同時採用模塊化製作,方便未來能夠創建有更複雜功能的新一代微型機器人。康乃爾團隊產出的機器人總體良率為50%,製作工藝包括13層光刻、12次蝕刻和11次的沉積,以及採用10種不同材料,高度只有15微米。

這款微型機器人又稱作「螞蟻微型機器人」(Antbots)。它模仿螞蟻的三腳架步移動方式走路,即一側的兩隻腳和另一側的一隻腳進行移動,且能夠以每秒12微米的平均速度前行,瞬間的移動速度可達每秒50微米。

除此之外,研究團隊還利用CMOS電子設備構建了另外一種微型機器「狗」。該機器狗使用約1,500個晶體,除了先前的電路組件之外,還加了光接收器、解碼器和命令檢查器,同時使用自製的Python腳本,對其發出命令。

這些機器狗人大約能夠執行200種不同的簡單命令,且可以透過光學(光照)的方式對其下達加速的指令,並改變它的步伐速度。

報告中還提到,新一代機器人為未來微型機器人的發展奠定了基礎,可廣泛用於醫學治療,包括追蹤細菌、感應化學物質、投遞標靶藥物、破壞污染物、進行顯微的外科手術,去除血管中的血塊,或者身體上的癌細胞等。

該研究團隊的電氣和電腦工程副教授柯恩(Itai Cohen)對康奈爾大學的《康奈爾紀事周刊》(Cornell Chronicle)表示,「最終,我們能夠向機器人發出指令,而機器人會告知我們關於它所處的環境狀況,從而形成一種雙向的訊息溝通。」

此外,該項目的主要研究人員雷諾茲(Michael Reynolds)博士表示,「它們具有高度的可編程性,不僅集成了執行器,還集成了感應器,是真正複雜且功能強大的微型機器人。」

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