Przełomowy wynalazek! Nowe roboty to rewolucja

Prawie ich nie widać, a są bardzo ważne

Każdy robot jest ledwo widoczny bez powiększenia, mierząc około 200 na 300 na 50 mikrometrów. To sprawia, że są mniejsze niż ziarenko soli. Ponieważ funkcjonują w tej samej skali co wiele żywych mikroorganizmów, roboty te mogą pewnego dnia pomóc lekarzom w monitorowaniu poszczególnych komórek lub inżynierom w montażu niewielkich urządzeń wykorzystywanych w zaawansowanej produkcji. Roboty, zasilane wyłącznie światłem, zawierają mikroskopijne komputery, które pozwalają im podążać zaprogramowanymi ścieżkami, wykrywać lokalne zmiany temperatury i dostosowywać swoje ruchy w odpowiedzi na nie. 

Praca została opisana w czasopismach Science Robotics and Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). W przeciwieństwie do poprzednich miniaturowych maszyn, roboty te nie są uzależnione od przewodów, pól magnetycznych ani zewnętrznych elementów sterujących. Dzięki temu są to pierwsze prawdziwie autonomiczne i programowalne roboty w tak małej skali.

Otwiera to zupełnie nową skalę dla programowalnych robotów - mówi Marc Miskin, adiunkt na wydziale inżynierii elektrycznej i systemowej w Penn Engineering i główny autor artykułów.

W ciągu ostatnich kilku dekad urządzenia elektroniczne stawały się coraz mniejsze, ale robotyka nie podążała tą samą ścieżką. 

Dziedzina ta zasadniczo utknęła w martwym punkcie w tej kwestii na 40 lat - wskazał Miskin.

Przełom w robotyce

To pokazuje, jakim przełomem jest najnowszy wynalazek. W skali codziennego życia ruch jest kształtowany przez siły takie jak grawitacja i bezwładność, które zależą od objętości obiektu. Jednak w przypadku rozmiarów mikroskopijnych dominują siły związane z powierzchnią. Opór i lepkość stają się przytłaczające, radykalnie zmieniając sposób działania ruchu. Z powodu tej zmiany w fizyce konwencjonalne projekty robotów zawodzą. Małe ramiona lub nogi mają tendencję do łatwego łamania się i są niezwykle trudne do wyprodukowania. Aby pokonać te ograniczenia, naukowcy opracowali zupełnie nowy sposób poruszania się robotów, który działa zgodnie z fizyką świata mikroskopowego, zamiast z nią walczyć.

Ryby i inne duże stworzenia pływające poruszają się, odpychając wodę do tyłu, generując ruch do przodu zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona. Małe roboty działają w zupełnie inny sposób. Zamiast się zginać lub wyginać, generują pole elektryczne, które delikatnie popycha naładowane cząsteczki w otaczającej je cieczy. Gdy jony się poruszają, ciągną za sobą pobliskie cząsteczki wody, skutecznie wywołując ruch w płynie wokół robota. „To tak, jakby robot znajdował się w płynącej rzece”, mówi Miskin, „ale to robot powoduje ruch rzeki”. Dostosowując to pole elektryczne, roboty mogą zmieniać kierunek, podążać skomplikowanymi ścieżkami, a nawet koordynować swoje ruchy w grupach przypominających ławice ryb. Mogą osiągać prędkość do jednej długości ciała na sekundę. Ponieważ ta metoda pływania wykorzystuje elektrody bez ruchomych części, roboty są niezwykle wytrzymałe. Według Miskina można je wielokrotnie przenosić między próbkami za pomocą mikropipety bez ryzyka uszkodzenia. Zasilane światłem diody LED roboty są w stanie pływać przez wiele miesięcy.

Prawdziwa autonomia wymaga czegoś więcej niż tylko ruchu. Robot musi również być w stanie wyczuwać otoczenie, podejmować decyzje i samodzielnie się zasilać. Wszystkie te elementy muszą zmieścić się na chipie o średnicy zaledwie ułamka milimetra. Wyzwanie to podjęła ekipa Davida Blaauwa z Uniwersytetu Michigan. Roboty są wyposażone w elektroniczne czujniki temperatury, które mogą wykrywać zmiany nawet o jedną trzecią stopnia Celsjusza. Dzięki tej funkcji mogą one przemieszczać się w kierunku cieplejszych obszarów lub zgłaszać wartości temperatury, które mogą służyć jako wskaźniki aktywności komórkowej, umożliwiając monitorowanie poszczególnych komórek. Przekazywanie tych pomiarów wymagało pomysłowego rozwiązania.

Aby przekazać pomiary temperatury, zaprojektowaliśmy specjalną instrukcję komputerową, która koduje wartość, taką jak zmierzona temperatura, w ruchach małego tańca wykonywanego przez robota – mówi Blaauw.

Następnie oglądamy ten taniec przez mikroskop z kamerą i dekodujemy z ruchów to, co roboty nam przekazują. Jest to bardzo podobne do sposobu, w jaki komunikują się ze sobą pszczoły miodne - wyjaśnia.

To samo światło, które zasila roboty, służy również do ich programowania. Każdy robot ma unikalny adres, co pozwala badaczom na przesyłanie różnych instrukcji do różnych jednostek. „Otwiera to wiele możliwości”, dodaje Blaauw, „ponieważ każdy robot może potencjalnie pełnić inną rolę w większym, wspólnym zadaniu”.

"To naprawdę dopiero pierwszy rozdział"

Obecne roboty to dopiero początek. Przyszłe wersje mogą być wyposażone w bardziej zaawansowane programy, poruszać się szybciej, posiadać dodatkowe czujniki lub funkcjonować w trudniejszych warunkach. Naukowcy zaprojektowali system jako elastyczną platformę, łączącą solidny napęd z elektroniką, którą można tanio wyprodukować i z czasem dostosowywać.

To naprawdę dopiero pierwszy rozdział – mówi Miskin.

Pokazaliśmy, że można umieścić mózg, czujnik i silnik w czymś prawie niewidocznym dla oka i sprawić, że będzie to działać przez wiele miesięcy. Mając takie podstawy, można dodawać różne rodzaje inteligencji i funkcjonalności. Otwiera to drzwi do zupełnie nowej przyszłości robotyki w skali mikro - stwierdza.

🤖Badacze z University of Pennsylvania i University of Michigan zbudowali mikroroboty mniejsze od ziarnka soli (ok. 200 × 300 × 50 mikrometrów), które działają całkowicie autonomicznie. Potrafią poruszać się w cieczy, wykrywać zmiany temperatury, podejmować decyzje i realizować… pic.twitter.com/11TzkvV0Bz

— NA CZASIE (@naczasienews) January 9, 2026

Metodą epitaksjalną nanosi się na krzem warstwy półprzewodnikowe, następnie za pomocą metody fotolitograficznej tworzy się maski (schematy połączeń obwodów), następnie taką maskę pomniejsza się do mikro rozmiarów. Następnie się naświetla przez tę maskę przygotowane…

— ks. Marcin Januszkiewicz (@ks_Marcin_J) January 9, 2026