Гибкие микророботы из Лейдена сами обходят препятствия без датчиков

Исследователи из Лейденского университета профессор Даниэла Крафт и Мэнши Вэй создали микроскопических роботов, которые двигаются без сенсоров, программного обеспечения и внешнего управления. Их поведение полностью определяется формой и взаимодействием с окружающей средой. Ученые вдохновлялись природой: черви и змеи постоянно меняют форму тела при движении, что помогает им ориентироваться в пространстве. Обычные микророботы были либо маленькими и жесткими, либо крупными и гибкими. Голландским физикам удалось совместить оба качества.

Они напечатали на 3D-микропринтере мягкую цепочку из гибко соединенных сегментов. Когда включили электрическое поле, цепочка неожиданно поплыла. Благодаря гибкости ее движения выглядят почти живыми. Например, если робота замедлить или остановить, он начинает помахивать хвостом, словно пытается вырваться. Это происходит потому, что задние элементы еще стремятся двигаться, и гибкость им это позволяет.

Более того, ученые обнаружили непрерывную обратную связь между формой и движением: форма влияет на траекторию, а движение меняет форму. Так микроробот фактически ощущает, как среда изменяет его тело, и реагирует на это, не нуждаясь в микроэлектронике. При встрече с препятствием он автоматически ищет другой путь, а два робота при встрече сами расходятся в стороны. Они способны передвигаться в плотной среде и даже расталкивать мешающие объекты.

Размер каждого элемента — всего пять микрометров, а соединительные перемычки — 0,5 микрометра, что сравнимо с толщиной человеческого волоса. Скорость движения — семь микрометров в секунду. Эта разработка открывает новые перспективы для биомедицины: адресная доставка лекарств, минимально инвазивные операции и диагностика. Следующий шаг — понять, как именно возникает такое динамичное и функциональное поведение. Эти знания помогут создавать более совершенных микророботов и глубже разобраться в физике биологических микроорганизмов.