Mikrorobotar, som arbetar tillsammans, bygger med metall, glas och elektronik

Någon tittade in genom dörren till Annjoe Wong-Foys labb kl SRI International kanske tror att hans utrustning är angripen av myror. Mörka former omkring en centimeter tvärs över rör sig fram och tillbaka över förhöjda gångvägar: de väver runt hinder och bär små pinnar.

Bygga stort: Ett team av tre små, magnetiskt styrda robotar arbetade tillsammans för att bygga denna struktur av kolstavar i tandpetarestorlek.

En närmare titt gör det klart att dessa upptagna varelser faktiskt är konstgjorda. Wong-Foy, senior forskningsingenjör vid SRI, har byggt en armé av magnetiskt styrda arbetare för att testa idén att mikrorobotar skulle kunna vara ett bättre sätt att montera elektronikkomponenter, eller att bygga andra små strukturer.

Wong-Foys robotarbetare har redan visat sig kapabla att bygga torn 30 centimeter långa från kolstavar och andra plattformar som klarar ett kilos vikt. Robotarna kan arbeta med glas, metall, trä och elektroniska komponenter. I en demonstration gjorde de en kolfackverksstruktur med ledningar och färgade lysdioder blandade för att fungera som labbets julgran.

Vi kan skala till många fler robotar till låg kostnad, säger Wong-Foy, som tror att hans system kan utvecklas till ett nytt sätt att tillverka. Många elektroniska komponenter har rätt storlek för att hanteras av hans mikrorobotar, säger han, och team av dem kan vara ett bra sätt att lägga ut dem på kretskort.

SRI vill skapa en version av mikrorobotsystemet som kan säljas till andra forskningslabb och företag att experimentera med. Vi har demonstrerat den grundläggande plattformen och tittar nu på hur vi kan flytta ut från labbet som en forskningsplattform, säger Rich Mahoney, chef för robotik på SRI. Du borde kunna köpa detta på hyllan.

SRI:s mikroarbetare är enkla: bara små magnetiska plattformar med enkla trådarmar ovanpå. De kan bara röra sig när de placeras på en yta med ett specifikt mönster av elektriska kretsar inuti. Att skicka ström genom spolarna under utövar en kraft på magneterna och styr robotarna runt. Wong-Foy har skrivit mjukvara för att göra det och använt den för att koreografera rörelsen av över 1 000 små robotar i ett komplext cirkulerande mönster. Det visar att det borde vara möjligt att få dem att arbeta i stora team, säger han.

Robotarnas vajerarmar kan inte röra sig självständigt. Men att skapa team av robotar med olika typer av armar gör det möjligt att utföra komplexa arbeten.

Att bygga en fackverksstruktur kräver tre typer av arbetare. Man använder en sorts tandpetares dispenser och trycker på en spak för att frigöra en kolstav i storleken av tandpetare. En annan robot doppar sina armar i ett vattentråg för att lägga droppar på ändarna av sina armar, och använder sedan ytspänning för att ta upp stången. En tredje robot besöker en limstation, doppar sina armar och applicerar sedan limmet på strukturen som är under uppbyggnad. Till sist trycker roboten som plockade upp staven den på plats och väntar på att ett ultraviolett ljus tänds för att härda limmet. Då kan den dra sig tillbaka för att plocka upp ett nytt spö.

Programvaran som styr robotarna kan också flytta plattformen de sitter på. Den flyttar plattformen varje gång ett nytt lager är färdigt så att robotarnas arbetsutrymme förblir detsamma när strukturen de bygger växer.

Ungefär som 3D-utskriftsteknik lovar mikrorobotar att vara ett effektivare sätt att göra komplexa objekt i små kvantiteter än konventionell massproduktionsteknik, säger Mahoney. Det beror dels på att mikrorobotarna kan programmeras om för att göra helt nya uppgifter, och dels för att de är billiga. Det här kallar vi ibland megahertz-manipulation, säger han. Vi kan tänka på manipulation i takter som vi är vana vid att se i informationsbehandling.

Att hjälpa till att tillverka kretskort i små partier för prototyper av nya elektroniska enheter är en möjlig tillämpning. Hobbyister och små företag som arbetar med elektronikhårdvara tillverkar idag få prototyper av kretskort på grund av den tid det tar att montera dem för hand, och kostnaden och förseningen för att betala för små körningar på dedikerade fabriker.

Wong-Foy tror också att hans tillvägagångssätt kan vara användbar för att montera enheter som kombinerar elektroniska och optiska komponenter, till exempel för att samverka med fiberoptiska kablar. Eftersom kisel och optiska komponenter inte kan bearbetas i samma steg, använder den industrin ofta manuell montering för att sätta ihop dem. Inom området optisk elektronik har man inte hittat något bra sätt att integrera indiumfosfidlasrar med kiselkomponenter, säger Wong-Foy. Omfattningen av dessa saker är storleken på kolstavar vi använder här.

Dölj