Vědci vyvinuli mikroroboty tenčí než vlas, kteří se pohybují a reagují jako živí bez mozku či kódu

Vědci z Leidenské univerzity vyvinuli mikroroboty, které se dokážou pohybovat, navigovat a přizpůsobovat svému okolí zcela bez mozku, senzorů či softwaru. Jejich chování je řízeno výhradně fyzickou strukturou a interakcí s prostředím.

Vědci z Leidenské univerzity vyvinuli mikroroboty, které se dokážou pohybovat, navigovat a přizpůsobovat svému okolí zcela bez mozku, senzorů či softwaru. Jejich chování je řízeno výhradně fyzickou strukturou a interakcí s prostředím. Tyto roboty, které jsou jen několik desítek mikrometrů dlouhé – tedy mnohem tenčí než lidský vlas – dokážou plavat a reagovat na překážky způsobem, který připomíná živé organismy.

Tým pod vedením profesorky Daniely Kraft a výzkumníka Mengshi Weiho sestrojil roboty jako flexibilní řetězce propojených segmentů. Při vystavení elektrickému poli se tyto struktury začnou samy pohybovat. Namísto spoléhání na elektroniku využívají roboty svůj tvar a flexibilitu k vytváření pohybu a přizpůsobování se okolí v reálném čase. Koncept je inspirován pohybem zvířat, jako jsou červi a hadi, kteří neustále mění tvar těla, aby se pohybovali ve stísněných a složitých prostorech. „Zvířata jako červi a hadi neustále přizpůsobují svůj tvar během pohybu, což jim pomáhá navigovat v jejich prostředí. Makroskopické roboty podobně využívají flexibilitu pro svou funkci. Nicméně, až dosud byly mikroroboty buď malé a rigidní, nebo velké a flexibilní. Zajímalo nás, zda bychom mohli v naší laboratoři realizovat malé a flexibilní mikroroboty,“ uvedla Kraft.

Pro vytvoření robotů tým použil vysoce přesnou 3D mikrotiskárnu. Každý prvek je velký asi 5 mikrometrů a je spojen klouby o velikosti pouhých 0,5 mikrometru. Struktury jsou postaveny jako řetězce samočinně se pohybujících prvků, které kolektivně generují pohyb. Po aktivaci se roboty pohybují rychlostí kolem 7 mikrometrů za sekundu s vlnovitým pohybem. Jejich flexibilní design jim umožňuje ohýbat se a pohybovat se vpřed bez naprogramovaných instrukcí.

Vědci zjistili, že pohyb a tvar robotů se neustále vzájemně ovlivňují. Tato zpětná vazba jim umožňuje automaticky se přizpůsobovat měnícím se podmínkám. „Objevili jsme, že existuje nepřetržitá zpětná vazba mezi tvarem a pohybem robota: tvar ovlivňuje, jak se pohybuje, a jeho pohyby zase mění jeho tvar. Tento mikrorobot tak vnímá, jak prostředí mění jeho tělo, a reaguje na to, což mu dodává životní vzhled. To znamená, že pro integraci chytrých schopností nepotřebujeme mikroskopickou elektroniku,“ dodala Kraft. Roboty dokážou vyhýbat se překážkám a měnit směr bez jakéhokoli řídicího systému. Mohou se také pohybovat v přeplněném prostředí a odsouvat předměty z cesty. „Když je robot zpomalen nebo dokonce zastaven, začne mávat ocasem, jako by se chtěl osvobodit,“ říká Wei.

Tato technologie by mohla podpořit aplikace, jako je cílené doručování léků a minimálně invazivní lékařské zákroky. Dalším krokem je lépe porozumět tomu, jak se takové chování objevuje z jednoduchých fyzických interakcí.