Исследователи создали микророботов microDelta размером менее полутора миллиметров, впервые экспериментально подтвердив, что уменьшение масштаба повышает скорость и точность. Этот шаг открывает новые горизонты для технологий, где небольшие машины могут превзойти ожидания с точки зрения точности и эффективности.
История развития миниатюрной робототехники
На протяжении почти пятидесяти лет учёные экспериментировали с идеей уменьшения размеров роботов, полагая, что это значительно повысит их скорость и точность. Однако отсутствие технологий для создания сложных трехмерных механизмов на микромасштабе не позволило проверить эту теорию на практике. Факультет машиностроения Университета Карнеги-Меллона разработал процесс преодоления этих ограничений. Их работа основана на 3D-печати с использованием двухфотонной полимеризации, что избавляет от необходимости собирать мини-робота по частям.
Например, команда создала двух небольших роботов MicroDelta размером 1,4 и 0,7 миллиметра. Эти модели являются самыми маленькими и быстрыми в своем классе благодаря интеграции с электростатическими приводами. Процесс изготовления предполагает нанесение тонкого слоя металла для обеспечения электропроводности сложных геометрических форм. Такой подход не только упрощает производство, но и делает роботов более надежными в микромасштабах.
Технология и основные особенности
Микророботы оснащены электростатическими приводами, гарантирующими высокую производительность и точность движений. Их размеры менее полутора миллиметров позволяют им двигаться с невероятной скоростью – более 1000 раз в секунду – и с точностью менее одного микрона. В ходе испытаний робот продемонстрировал достаточную силу, чтобы запустить крупинку соли, масса которой составила 7,4 процента от массы всего устройства. Это показывает, как уменьшение масштаба влияет на физические свойства, делая миниатюрные механизмы более эффективными.
В отличие от более крупных роботов, скорость которых ограничена инерцией, микророботы выигрывают от уменьшенной массы и размера. Технология послепечатной металлизации добавляет мощности и функциональности, позволяя использовать их в средах, недоступных для макро-аналогов. Например, такие роботы могут манипулировать объектами на микронном уровне, что важно для точных задач. Эксперименты подтверждают теоретические расчеты, согласно которым скорость увеличивается с уменьшением размера.
Применение и перспективы в различных областях
Производство таких микророботов открывает широкие возможности в микрохирургии, микроэлектронике и других областях. Их можно использовать для манипуляций с чипами или в медицинских процедурах, требующих высокой точности без вмешательства человека. Большие группы микророботов способны автоматизировать процессы, которые ранее были невозможны из-за их размера. Это похоже на переход от ручных инструментов к автоматизированным системам в промышленности, но в микромире.
В микроэлектронике роботы могут проверять и собирать компоненты с точностью, недостижимой для человека. В хирургии они могут помочь при операциях на клеточном уровне, снижая риски. Перспективы включают интеграцию с ИИ для автономной работы, что увеличит его использование в исследованиях и производстве. Однако остаются проблемы с расширением производства и обеспечением надежности в реальных условиях.
