Představte si robota tak malého, že by se vešel mezi vaše buňky. Inženýři z MIT nyní vyřešili jeden z největších problémů takových mikroskopických zařízení – jak je napájet. Vyvinuli baterii, která je pouhých 0,1 milimetru dlouhá a 0,002 milimetru tlustá, tedy přibližně jako lidský vlas.
Tato miniaturní baterie funguje na principu zinkovzduchového článku. Zachytává kyslík ze vzduchu a využívá ho k oxidaci zinku, což generuje elektrický proud s napětím kolem 1 voltu. To stačí k napájení senzorů, malých obvodů nebo dokonce robotického ramena.
Konec éry marionetkových robotů
„Domníváme se, že toto bude velkým přínosem pro robotiku,“ říká Michael Strano, profesor chemického inženýrství na MIT a hlavní autor studie. „Stavíme robotické funkce přímo na baterii a začínáme tyto komponenty spojovat do funkčních zařízení.“
Dosud bylo možné mikroskopická zařízení napájet především sluneční energií, což ale vyžadovalo neustálé osvětlování laserem. Takové roboty se označují jako „marionety“, protože jsou zcela závislé na externím zdroji energie. S vlastní baterií se mohou pohybovat svobodně a dostat se i do nepřístupných míst.
„Pokud chcete, aby malý robot mohl proniknout do prostor, které by jinak byly nepřístupné, potřebuje větší míru autonomie,“ vysvětluje Strano. „Baterie je pro něj nezbytná.“
Jak taková baterie vypadá
Baterie se skládá ze zinkové elektrody spojené s platinovou elektrodou, obě zabudované do pásku polymeru SU-8, který se běžně používá v mikroelektronice. Když elektrody interagují s kyslíkem z okolního vzduchu, zinek se oxiduje a uvolňuje elektrony, které proudí k platinové elektrodě.
Výzkumníci už dokázali, že baterie zvládne napájet robotické rameno, memristor (součástku pro ukládání vzpomínek na události) i hodinový obvod pro sledování času. Baterie také dokáže napájet dva typy chemických senzorů – jeden z atomárně tenkého disulfidu molybdenu a druhý z uhlíkových nanotrubiček.
Podobně jako můžete v aplikaci 1AI.cz využít různé nástroje pro různé úkoly, i tato baterie dokáže pohánět celou řadu komponent najednou. „Vytváříme základní stavební kameny pro budování funkcí na úrovni buněk,“ dodává Strano.
Roboti, kteří vám doručí inzulín
V budoucnu by mohly tyto mikroskopické roboty najít uplatnění v medicíně. Představte si, že vám lékař aplikuje injekci s miniaturními roboty, kteří by ve vašem těle vyhledali přesné místo a tam uvolnili lék – například inzulín pro diabetiky.
Pro použití v lidském těle by musela být zařízení vyrobena z biokompatibilních materiálů, které by se po splnění úkolu samy rozpadly. Výzkumníci také pracují na zvýšení napětí baterie, což by otevřelo dveře dalším aplikacím.
Další možností využití je například detekce netěsností v plynových potrubích. Roboti by mohli proniknout do míst, kam se člověk nedostane, a identifikovat problémy dříve, než způsobí vážné škody.
Od prototypu k autonomnímu robotovi
V současné studii výzkumníci propojili baterii s externím zařízením pomocí drátu, ale plánují vyvinout kompletní roboty, kde bude baterie integrovanou součástí.
„Toto se stane jádrem mnoha našich robotických snah,“ říká Strano. „Můžete postavit robota kolem zdroje energie, podobně jako můžete postavit elektrické auto kolem baterie.“
Zatímco Generátor textu na 1AI.cz pomáhá vytvářet obsah prostřednictvím AI, tito malí roboti by mohli fyzicky zasahovat do reálného světa – a to na úrovni, kterou jsme dosud považovali za nemožnou.
Projekt financovaly U.S. Army Research Office, U.S. Department of Energy, National Science Foundation a MathWorks Engineering Fellowship. Výzkumníci teď ladí detaily, aby z laboratoře přesunuli své mikroboty do praxe.
