به گزارش اطلاعات آنلاین ـ شاید بسیاری از ما ندانیم پارامسی ها چه هستند، در کجا زندگی می کنند و تحرک آنها چگونه است. اگر دوست یا استاد دانشگاهی از آنها برای ما بگوید شاید آن قدر متعجب نشویم، اما این که روبات ها ما را از وجود چنین موجوداتی در عالم هستی باخبر کرده یا اطلاعات ما را درباره آنها زیاد کنند جالب و حیرت انگیز است. آن هم نه هر روباتی، نه روبات هایی که تصویرشان را می بینیم یا حتی خودمان نسخه ای از آنها در خانه داریم، بلکه روباتی در ابعاد میکروسکوپی!

پارامسی نوعی موجود تک سلولی از شاخه مژک داران است که در آب های آرام و آبگیرهای راکد زندگی می کند و به کمک برآمدگی های ریز مو مانندی به نام مژک حرکت می کند. نخستین روبات میکروسکوپی که دارای اجزای نیمه رسانا است و به تازگی در «دانشگاه کُرنل» ساخته شده است ما را به یاد این موجود تک سلولی می اندازد، چون در همان ابعاد ساخت شده است. این روبات با وجود اجزاء نیمه رسانای خود قابلیت هدایت پذیری پیدا کرده و به کمک سیگنال های الکترونیکی استاندارد می تواند راه برود.  

این روبات میکروسکوپی الگویی است برای ساختن نسخه های به مراتب پیچیده تر که از هوش سیلیکونی برخوردار خواهند بود، قابلیت تولید انبوه را خواهند داشت و روزی خواهند توانست بین بافت های بدن انسان و خون در رفت و آمد باشند.

روبات های جدید به ضخامت تقریبی ۵ میکرون هستند (یک  میکرون یک میلیونیوم متر است)، عرض آنها ۴۰ میکرون و طول آنها ۴۰ تا ۷۰ میکرون است.

هر روبات متشکل از مدار ساده ای است که از سلول های فتوولتائیک سیلیکونی ساخته شده است که در اصل نقش تنه و مغز را دارد. چهار عملگر مکانیکی (Actuator) الکتروشیمیایی نیز به منزله پاهای روبات هستند.

این روبات با تاباندن پرتوهای لیزر به سلول های فتوولتائیک مختلف آن هدایت می شود و هر کدام از سلول ها یک جفت پا را به حرکت در می آورند. روبات زمانی شروع به راه رفتن می کند که لیزر پی در پی به جلو و عقب بین پاهای جلویی و عقبی تابانده می شود.

روبات های میکروسکوپی لیزری بدون شک از فناوری پیشرفته ای برخوردار هستند، اما با ولتاژ کم (۲۰۰ میلی ولت) و مصرف کم انرژی (۱۰ نانووات) حرکت می کنند. به علاوه، نسبت به جثه ریزی که دارند محکم و پرتوان هستند. به دلیل این که به دنبال فرایندهای لیتوگرافیک استاندارد ساخته شده اند، می توان چند تا از آنها را به طور هم زمان ساخت: حدود یک میلیون بوت روی یک تکه سیلیکون ۴ اینچی گنجانده می شود.

کنترل کردن روبات کوچکی که به اندازه یک پارامسی است مثل این است که فرد هدایت کننده آن، خود را کوچک کرده باشد. ماشین های ریزی مثل این ما را به دنیاهای حیرت انگیزی می برند که به دلیل کوچکی زیاد به طور معمول قابل مشاهده نیستند.

این دستاورد روباتیک فرصت علمی بی نظیری را برای پژوهش درباره فیزیک ماده فعال فراهم آورده و می تواند نقطه شروعی باشد برای ساخت مواد و اجزای روباتیک نوین آینده.

اگر ارتشی از میلیون ها روبات میکروسکوپی متحرک راه اندازی شود می توان در سطح میکروسکوپی به کاوش و اکتشاف پرداخت. پیش از این روبات های میکروسکوپی ساخته شده اند، اما بدون دخالت انسان نمی توانستند حرکت کنند. علت این امر نبود عملگرهای مکانیکی در ابعاد میکرومتر است. عملگرهای مکانیکی اجزایی برای حرکت روبات ها هستند، مثلاً خم شدن پای یک روبات را ممکن می سازند.

پژوهشگران برای غلبه بر این مشکل با استفاده از لایه بسیار نازکی از پلاتین نوعی عملگر مکانیکی جدید ساخته اند. به هر روبات چهار عدد از این عملگرهای مکانیکی ریز نصب می شود که نقش پا را برایش دارند و در قسمت عقب روبات متصل به سلول های خورشیدی هستند. پاها در واکنش به نور لیزر خم  و راست می شوند و تنه مربعی شکل فلزی خود را به جلو می رانند.

هر کدام از سلول های خورشیدی به یکی از پاهای پلاتینی روبات متصل هستند و زمانی که هدف نور لیزر قرار می گیرند، پاها جمع شده و در مسیر دلخواه شروع به حرکت می کنند.

با روش مشابه آن که در ساخت صفحات مدار به کار برده می شود، این پژوهشگران توانستند بیش از یک میلیون میکرو روبات را به صورت انبوه بسازند. اندازه هر کدام از آنها یک دهم میلی متر است و فقط زیر میکروسکوپ دیده می شوند.

گرچه این روبات ها فقط می توانند راه بروند اما به عنوان «اثبات مفهوم» (proof of concept) کمک زیادی به حوزه روباتیک می کنند. اثبات مفهوم نمونه ای برای اثبات امکان پذیر بودن چیزی ارائه می شود. روبات های میکروسکوپی با پاهای پلاتینی و سلول های خورشیدی نیز ثابت می کنند که امکان ساختن و به تولید انبوه رساندن میکرو روبات هایی با مدار الکترونیکی همراه آنها وجود دارد.

گام بعدی در ارتقاء روبات های میکروسکوپی این است که عملکردهای دیگری مانند توانایی حسگری و قابلیت برنامه دادن به آنها اضافه شود. سازندگان این روبات ها همچنین قصد دارند دسته هایی از میکرو روبات ها را بسازند که بتوانند با هم همکاری کنند، چون یک جمعیت روبات می توانند با کمک به یکدیگر کارهایی را انجام دهند که یک روبات به تنهایی از انجام آنها عاجز است.

پژوهشگران در جستجوی روش هایی هستند تا این روبات ها را تغییر دهند و آنها را به اجزای الکترونیکی پیچیده تر و سیستم رایانشی سوار بر مدار اصلی مجهز کنند. این تغییرات روزی به ساخت روبات های میکروسکوپی در دسته های زیاد می انجامد؛ روبات هایی که با هم ترکیب تازه ای به مواد می دهند، رگ های خونی را بخیه می زنند یا به صورت دسته جمعی به درون مغز اعزام می شوند تا بخش های مختلف آن را کاوش کنند.

در آینده این «تک سلولی های روباتیک» ما را به درون دنیاهایی می برند که اکنون فقط با میکروسکوپ می توانیم تصاویری از آنها ببینیم. آنها به قدری کوچک خواهند بود که از طریق یک سوزن زیرجلدی به بدن تزریق شوند و از موادی سازگار با ساختارها و بافت های زیستی ساخته خواهند شد تا بتوانند درون بدن انسان به هر سو حرکت کنند.  

روش ساخت این روبات در مقاله ای با عنوان «روبات های میکروسکوپی و الکترونیکی در تولید انبوه»* در ژورنال Nature منتشر شده است.