Przełom w mikrobotyce: Stworzono najmniejsze na świecie autonomiczne i programowalne roboty
Data: Grudzień 2025 Ośrodki badawcze: Uniwersytet Pensylwanii (Penn) oraz Uniwersytet Michigan (U-M)
Naukowcy dokonali czegoś, co przez ostatnie 40 lat wydawało się niemożliwe. Zespoły inżynierów z Uniwersytetu Pensylwanii i Uniwersytetu Michigan zaprezentowały światu najmniejsze w historii w pełni autonomiczne i programowalne roboty. Te mikroskopijne maszyny, mniejsze od ziarenka soli, są w stanie samodzielnie wyczuwać otoczenie, podejmować decyzje i reagować – a to wszystko przy kosztach produkcji wynoszących zaledwie grosze za sztukę.
Skala mikro: Mniejsze niż ziarenko soli
Nowe roboty mają wymiary około 200 na 300 na 50 mikrometrów (0,2 x 0,3 x 0,05 mm). Są ledwo widoczne gołym okiem i operują w skali wielu biologicznych mikroorganizmów.
Jak zauważa Marc Miskin, profesor na Uniwersytecie Pensylwanii i główny autor badań: „Stworzyliśmy autonomiczne roboty 10 000 razy mniejsze od dotychczasowych. To otwiera zupełnie nową skalę dla robotyki programowalnej”.
Jak to działa? Rewolucyjny napęd bez części ruchomych
Tradycyjne metody poruszania się (jak nogi czy koła) nie sprawdzają się w skali mikro, gdzie siły lepkości dominują nad inercją. Dla robota o tych rozmiarach woda jest gęsta jak smoła.
Zamiast walczyć z fizyką, naukowcy postanowili ją wykorzystać. Opracowali nowatorski system napędu, który nie posiada żadnych ruchomych części.
- Roboty generują pole elektryczne, które popycha jony w otaczającym je roztworze.
- Jony te z kolei popychają cząsteczki wody, tworząc przepływ wokół robota.
- Jak opisuje to Miskin: „To tak, jakby robot znajdował się w płynącej rzece, ale to robot sprawia, że rzeka płynie”.
Dzięki temu mogą poruszać się z prędkością do jednej długości ciała na sekundę, wykonywać skomplikowane manewry, a nawet pływać w skoordynowanych grupach, przypominających ławice ryb. Są przy tym niezwykle wytrzymałe – można je przenosić pipetą bez ryzyka uszkodzenia.
Mózg operacji: Komputer zasilany światłem
Aby robot był naprawdę autonomiczny, musi posiadać „mózg”. Tutaj do akcji wkroczył zespół Davida Blaauwa z Uniwersytetu Michigan, specjalizujący się w tworzeniu najmniejszych komputerów na świecie.
Wyzwanie było ogromne: panele słoneczne na grzbiecie robota są mikroskopijne i generują zaledwie 75 nanowatów mocy. To 100 000 razy mniej, niż zużywa typowy smartwatch.
- Inżynierowie z Michigan opracowali specjalne obwody, które działają przy ekstremalnie niskim napięciu.
- Musieli również całkowicie przeprojektować sposób programowania, kondensując skomplikowane instrukcje sterowania ruchem do pojedynczych komend, aby zmieściły się w miniaturowej pamięci urządzenia.
Roboty są zasilane i programowane za pomocą impulsów świetlnych. Każdy z nich posiada unikalny identyfikator, co pozwala badaczom wysyłać różne instrukcje do konkretnych robotów w roju, przydzielając im odmienne zadania.
Zmysły i komunikacja: Taniec mikrobota
To pierwsze roboty poniżej milimetra, które potrafią „myśleć”. Wyposażono je w czujniki temperatury, które mogą wykrywać zmiany z dokładnością do jednej trzeciej stopnia Celsjusza.
W jaki sposób tak mały robot przekazuje zebrane dane? Naukowcy zainspirowali się naturą. Robot wykonuje swoisty „taniec” (ang. waggle dance), poruszając się w specyficzny sposób, który koduje zmierzoną wartość. Obserwując te ruchy przez mikroskop, badacze mogą odczytać informacje – podobnie jak pszczoły komunikują się ze sobą w ulu.
Zastosowania: Od medycyny po mikrofabryki
Potencjał tej technologii jest ogromny. Ponieważ roboty mogą być produkowane masowo (tysiące na jednym waflu krzemowym) i bardzo tanio (poniżej 1 centa za sztukę), można je wykorzystać w:
- Medycynie: Do monitorowania zdrowia poszczególnych komórek w organizmie lub wykrywania stanów zapalnych poprzez pomiar lokalnej temperatury.
- Mikro-produkcji: Mogą pomagać w budowie urządzeń w skali mikro, działając jak inteligentna siła robocza.
Podsumowanie
Grudzień 2025 roku zapisał się jako moment, w którym robotyka ostatecznie przekroczyła barierę milimetra, zachowując pełną autonomię. Jak podsumowują twórcy, obecna wersja to dopiero platforma startowa. W przyszłości te mikroskopijne maszyny mogą stać się szybsze, bardziej inteligentne i wyposażone w nowe rodzaje czujników, rewolucjonizując nasze podejście do mikroświata.
źródła:
https://news.engin.umich.edu/2025/12/worlds-smallest-programmable-robots-perform-tasks/
