Autonomiczne Mikroroboty z Pensylwanii i Michigan Przekraczają Barierę Skali

W styczniu 2026 roku zespół badawczy z Uniwersytetu Pensylwanii i Uniwersytetu Michigan ogłosił stworzenie najmniejszych na świecie, w pełni programowalnych i autonomicznych robotów. Urządzenia te mierzą około 200 na 300 na 50 mikrometrów, co czyni je mniejszymi niż standardowe ziarno soli lub grubość ludzkiego włosa. Osiągnięcie to jest znaczące, ponieważ są to pierwsze autonomiczne roboty w tej skali, które funkcjonują bez potrzeby zewnętrznego okablowania, pól magnetycznych czy kontroli z zewnątrz.

Innowacja, szczegółowo opisana w periodykach „Science Robotics” oraz „Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)”, otwiera nową erę w robotyce mikroskali, wcześniej ograniczanej brakiem możliwości integracji systemów decyzyjnych. Kluczowym aspektem jest ekonomiczność i efektywność energetyczna, niezbędne dla długotrwałej pracy. Każdy moduł kosztuje około jednego centa w produkcji i może działać przez wiele miesięcy, zasilany wyłącznie światłem z diod LED. Wyzwanie energetyczne rozwiązano poprzez projektowanie obwodów operujących na skrajnie niskich napięciach, co zredukowało zużycie energii ponad tysiąckrotnie, biorąc pod uwagę, że zintegrowane miniaturowe panele słoneczne generują zaledwie 75 nanowatów mocy.

Mechanizm lokomocji tych mikrorobotów odchodzi od tradycyjnego „pływania” przez wypychanie wody. Zamiast tego, roboty generują pola elektryczne, które wprawiają w ruch jony w otaczającym płynie. Opór hydrodynamiczny wytwarzany przez te cząsteczki wody tworzy siłę ciągu, efektywnie popychającą robota do przodu. Precyzyjna modulacja pól elektrycznych pozwala maszynom na zmianę trajektorii, podążanie za złożonymi ścieżkami, a nawet wykazywanie skoordynowanych zachowań grupowych, przypominających dynamikę ławicy ryb.

Autonomia jednostek obejmuje zdolność do percepcji otoczenia, przetwarzania informacji i podejmowania decyzji za pośrednictwem zintegrowanego układu scalonego o rozmiarze ułamka milimetra. Integracja przetwarzania danych była możliwa dzięki synergii prac Marca Misquina z Uniwersytetu Pensylwanii oraz Davida Blaauw z Uniwersytetu Michigan, którego laboratorium opracowało najmniejszy komputer na świecie. Roboty te komunikują się z badaczami za pomocą sekwencji ruchów, analogicznych do „tańca” pszczół, przekazując dane, takie jak odczytana temperatura otoczenia.

Osiągnięcie pełnej autonomii poniżej milimetrowej skali stanowiło znaczącą przeszkodę techniczną przez blisko cztery dekady. Obecna technologia, pozwalająca na stworzenie robotów dziesięć tysięcy razy mniejszych niż poprzednie autonomiczne konstrukcje, toruje drogę dla zastosowań w medycynie, umożliwiając monitorowanie stanu zdrowia pojedynczych komórek, oraz w przemyśle, poprzez tworzenie struktur w skali mikro. Wcześniejsze prace, często polegające na sterowaniu zewnętrznym, ustępują miejsca tej nowej, w pełni niezależnej platformie.