This post is also available in:
English (אנגלית)
מיקרו־רובוטים — מכונות קטנות יותר מגרגר חול — מחזיקים ביכולת לשנות תחומים שבהם נדרשת דיוק בקנה מידה זעיר, מעבר ליכולתן של מערכות רגילות. החל מהעברת תרופות ממוקדת ועד הרכבה מיקרונית, בעתיד הם עשויים לפעול בתוך גוף האדם או בסביבות עדינות או מסוכנות מדי עבור פלטפורמות גדולות. אך הזעירות שלהם מציבה אתגר תכנוני משמעותי: הם קטנים מכדי לשאת חיישנים, מעבדים ומנועים הדרושים לניווט קונבנציונלי.
עד היום מהנדסים נשענו על שתי גישות עיקריות להנעת מיקרו־רובוטים. הראשונה משתמשת במשוב חיצוני — כמו פינצטה אופטית או שדות מגנטיים — על מנת לעקוב אחרי כל רובוט ולהתאים את מסלולו בזמן אמת. אף שהיא מדויקת מאוד, קשה להפעיל אותה בקנה מידה גדול כאשר מערבים מספר רב של רובוטים נעים עצמאית. הגישה השנייה, הקרויה בקרה תגובתית, ניתנת להרחבה אך מוגבלת: הרובוטים מגיבים ישירות לגירויים כלליים כמו אור או מפל ריכוזים כימי, ויכולים לבצע רק התנהגויות בסיסיות כגון תנועה לעבר/הרחק ממקור מסוים או התפזרות. תמרונים מורכבים, ניווט מתואם או תנועה בסביבות מובנות נותרו מעבר ליכולתם.
כעת מציעים חוקרים פתרון מפתיע המבוסס על המתמטיקה של תורת היחסות הכללית. הצוות גילה כי תנועת המיקרו־רובוטים תחת בקרה תגובתית ניתנת לתיאור בדומה לתיאור מסלול אור הנע במרחב־זמן מעוקם. על ידי הגדרת "מרחבי־זמן מלאכותיים" המעוותים מתמטית את סביבת הרובוטים, ניתן למפות סביבות מורכבות למרחבים פשוטים יותר, לתכנן בהם מסלולים אידיאליים, ואז למפות חזרה את הפתרון לסביבה האמיתית.
על פי דיווח של TechXplore, מסגרת זו מאפשרת לרובוטים לבצע משימות שבעבר נחשבו בלתי אפשריות עבור מערכות כמעט נטולות בינה פנימית. באמצעות מרחבי־זמן מלאכותיים הדגימו החוקרים ניווט נטול התנגשויות סמוך לגבולות, דפוסי סיור, פניות מבוקרות והתכנסות לנקודות יעד — וכל זאת ללא תוספת כלשהי של חישוב או חישה על הרובוטים עצמם. הניסויים בוצעו עם מיקרו־רובוטים מסיליקון המופעלים באמצעות שדות אור מוקרנים, כשהתנועה נשלטה לחלוטין על ידי הגיאומטריה של "מרחב־הזמן" שהוחל.
לשיטה עשויות להיות גם השלכות ביטחוניות וביטחון־פנים. נחילים של מיקרו־רובוטים פשוטים המסוגלים לנווט באופן אמין ללא אלקטרוניקה פנימית עשויים לתמוך במשימות חישה סביבתית, מיפוי זיהומים או בדיקות במרחבים צרים או מסוכנים שבהם פלטפורמות גדולות אינן יכולות לפעול.
בהמשך, החוקרים רואים פוטנציאל להרחבות בתחום, כמו מטריקות שמשתנות בזמן, דפוסי נחיל מורכבים יותר ועיצובים חלופיים של רובוטים. אם הגישה תמשיך להוכיח את עצמה, היא עשויה לפתוח דור חדש של מערכות מיקרו־רובוטיות המסוגלות לפעול באופן קולקטיבי ואוטונומי בסביבות שבעבר נחשבו מורכבות מדי למכונות בקנה מידה כה זעיר.
המחקר פורסם כאן.
