智東西（公眾號：zhidxcom）
編譯 | 劉柏涵
編輯 | 程茜
智東西9月23日消息，本周三，美國康奈爾大學的一項新成果登上國際學術頂刊Science（《科學》）的子刊Science Robotics（《科學·機器人學》）。研究團隊研制出一種比螞蟻的頭還小的電子“大腦”，能夠使體型不到250微米的微型機器人完成自主行走。
之前的微型機器人能夠爬行、游泳、行走和自動折疊，必須要和“弦”鏈接。換句話說，為了產生運動，研究人員需要利用電線給機器人提供電流，或者必須將激光束直接聚焦到機器人的特定位置上，而這里用的電線和激光束指的就是“弦”。
因此，為了避免“弦”的制約，研究人員需要解決為機器人持續供能和如何自我驅動的問題。康奈爾大學物理學教授Itai Cohen說，之前他們必須操作這些外在的“弦”，才能讓機器人有反應，但是電子“大腦”幫助機器人“活”了過來。
康奈爾大學的研究團隊集結了Cohen、電子和計算機工程副教授Alyosha Molnar和物理學教授Paul McEuen實驗室的研究人員，他們都是該論文的協作作者，論文的主要作者為博士后研究員Michael Reynolds。
▲自主微觀機器人內部結構示意圖
電子“大腦“是一個互補金屬氧化物半導體（CMOS）時鐘電路，它包含了1000個晶體管，外加一組二極管、電阻和電容陣列。時鐘電路的核心是一個振蕩器，它通過產生不同的正弦波信號，讓電路中的各部分按照時間順序去工作。
CMOS電路輸出一個信號，就會產生一系列相移方波頻率，進而設定機器人的步態。同時，機器人的腿部由鉑金材料制成，采用光伏供電，使機器人擁有自主行走的能力。
這種搭載了電子“大腦”的新型機器人比搭載CMOS的大型機器人大概小一萬倍，行走速度超過每秒10微米。
▲自主微觀機器人外觀圖
Michael Reynolds說：“你可以把這種新型機器人想象成一個結構非常復雜、功能非常強大的微型機器人，它具有高度的可編程性，同時集成了執行器和傳感器。”
電子“大腦”技術為發展新一代微型機器人奠定了基礎，幫助機器人完成追蹤細菌、分辨化學物質和清除污染物等任務，甚至可以輔助機器人進行微創手術，清除動脈中的血栓。
雷諾茲團隊對它在醫療領域的應用前景十分看好，它可以在人體組織中移動，識別好細胞，殺死壞細胞。此外在環境修復領域，它可以幫助人類識別危險化學物并懂得如何分解污染物。
結語：康奈爾攻克微觀機器人自主行走難題
現實世界中，人類僅憑借自身很難觸及到微觀領域，但通過微米甚至是納米級的機器人可以實現觀測微觀世界的愿望。由于微型機器人機身太小，其研制過程可能會有能源、驅動和控制等方面的問題。
康奈爾大學成功研發電子“大腦”技術，就微型機器人供能和驅動問題提供了新的解決方案，對微觀機器人領域的后續研究具有借鑒意義。
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文章來源：Tech Xplore
