Parányi, táncoló mikrorobotok képen és filmen

Parányi mikrorobotok mozognak egymástól függetlenül, majd minden látható irányítás nélkül különböző szerkezetekbe állnak össze. A korábbiaknál százszor kisebb robotok az amerikai Duke Egyetemen folyó kutatások eredményeként jöttek létre fizikusok, mérnökök és matematikusok együttműködése révén. A biológusok már a robotok munkára fogására készülnek.

A mikrorobotok építését 1997-ben kezdték meg a Duke Egyetemen. 2002-re készültek el az első olyan példányok, amelyek már vezetékes kapcsolat nélkül működtek.

A következő lépésben megvalósították a robotok globális irányítását, majd jött a legnehezebb feladat: elérni, hogy ugyanarra a globális irányításra a robotok egyidejűleg, de egymástól eltérően reagáljanak, és más-más tevékenységbe kezdjenek - az egyik például jobbra forduljon, míg a másik előre mozogjon. E feladat sikeres megoldásáról a napokban számolt be egy konferencián Bruce Donald, a számítógéptudomány és biokémia professzora, a kutatócsoport vezetője.

A fenti, optikai mikroszkópon keresztül készült képen négy robot mozog. A robotok egy téglalap alakú terület (1 x 0,9 milliméter) sarkaiból indulnak. Az első lépésben két robot stabilan összekapcsolódik, majd csatlakozik a harmadik, később pedig a negyedik

A robotok hivatalos neve mikroelektromechanikai rendszer (microelectromechanical system, MEMS). Alakjuk spatulára hasonlít, a legújabb típusok 60 mikrométer szélesek, hosszuk 250, magasságuk 10 mikrométer (a mikrométer a milliméter ezredrésze). Ilyen méretek mellett persze nincs elem bennük, energiát abból a felületből vesznek, amelyen mozognak - az elektromossá tett felszínről vesznek át töltést. Az irányítás is a felület elektromosságán keresztül történik: a feszültség megváltoztatása jelent egy utasítást.

A fenti videofelvételen két mikrorobot piruettezik Strauss zenéjére, a táncparkett átmérője mindössze 1 mm. A második részleten robotok forognak, ahogy rúdszerű karjukat a felszínhez vonzza az elektromos töltés megváltozása

A mikrorobotok az araszoló hernyókhoz hasonlóan mozognak, mert a kutatók karcolásokat rajzoltak az egyébként sima felszínre, ezek a karcolások késztetik alakváltozásra a szerkezeteket. A robot az eléje került akadálytól függően előre mozog, megfordul vagy körbejár. Egyetlen araszolással mindössze 10-20 nanométert tesznek csak meg, de képesek másodpercenként 20 ezerszer araszolni, s ez már jelentős, másodpercenként néhány tizedmilliméteres elmozdulást jelent.

A csoportba rendeződő mikrorobotok "tánctermének padlóját", azt a lemezt, amelyen mozognak, matematikusok tervezték meg. Az azonos jelre különbözőképpen reagálás problémájának megoldása elvben nagyon egyszerű: a robotok mérete kissé eltér egymástól, az eltérő méret miatt másként reagálnak. Ennek az egyszerű elvnek a gyakorlatba való sikeres átültetésén három évig dolgozott a kutatócsoport, akik visszanézve ezt tartják a legnehezebb feladatnak. A biológusok már a robotok gyógyászatban való alkalmazását tervezik: nanocsöveket akarnak velük idegsejtekbe juttatni.