Onderzoekers Penn en Michigan presenteren 's werelds kleinste autonome programmeerbare robots

Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania en de Universiteit van Michigan hebben in januari 2026 de ontwikkeling aangekondigd van wat zij beschouwen als de allerkleinste volledig programmeerbare en autonome robots ter wereld. Deze microscopische machines, nauwelijks met het blote oog waarneembaar, meten ongeveer 200 bij 300 bij 50 micrometer, wat kleiner is dan een zoutkorrel of de dikte van een menselijke haar. Deze prestatie markeert een cruciaal keerpunt, aangezien dit de eerste autonome robots op deze schaal zijn die geen externe sturing via draden of magnetische velden behoeven.

De technische realisatie omvat een opmerkelijke energievoorziening en lage productiekosten. Elk individueel robotje kan voor ongeveer één cent worden vervaardigd en functioneert maandenlang uitsluitend op lichtenergie afkomstig van LED-bronnen. Het energiebeheer op deze schaal werd opgelost door circuits te ontwerpen die opereren bij extreem lage spanningen, wat resulteerde in een reductie van het verbruik met meer dan duizend keer, waarbij de microscopische zonnepanelen slechts 75 nanowatt genereren. De bevindingen werden gedocumenteerd in wetenschappelijke publicaties, waaronder de tijdschriften Science Robotics en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

De voortstuwing van deze microrobots is een ingenieuze oplossing voor de natuurkundige beperkingen op microschaal, waar viskeuze krachten domineren. In plaats van water weg te duwen, genereren de robots elektrische velden die geladen deeltjes, ionen, in de omringende vloeistof verplaatsen. De wrijving met de watermoleculen creëert een stroming die de robot voorwaarts stuwt, een proces dat elektrokinetische voortstuwing wordt genoemd. Door deze velden nauwkeurig te moduleren, kunnen de robots complexe trajecten volgen en zelfs gecoördineerd groepsgedrag vertonen.

De autonomie wordt versterkt door een geïntegreerde chip, kleiner dan een halve millimeter, die de robot in staat stelt de omgeving waar te nemen, informatie te verwerken en onafhankelijke beslissingen te nemen. De communicatie met de onderzoekers verloopt via gecodeerde bewegingen, analoog aan de 'dans' van honingbijen, waarbij bijvoorbeeld gemeten temperatuurwaarden worden overgebracht. De temperatuursensoren in de robots zijn nauwkeurig genoeg om tot op een derde van een graad Celsius te meten, wat de potentie voor medische monitoring of micro-schaal productieprocessen benadrukt. Onderzoekers, onder wie Maya Lassiter en Jungho Lee als co-eerste auteurs, stellen dat het bereiken van deze onafhankelijke werking onder de millimetergrens een technisch obstakel was dat het onderzoeksveld decennialang belemmerde. De ontwikkeling, met betrokkenheid van onder andere Marc Miskin van Penn en David Blaauw van de Universiteit van Michigan, wordt ondersteund door instanties als het Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) en het Army Research Office (ARO).