Microrobots worden steeds compacter en krachtiger. Als groep kunnen de slechts 3 cm grote dwergen bijvoorbeeld oppervlakken op defecten controleren of van aanwezig vuil ontdoen. De allergrootste zwerm, 300 microrobots, is ontwikkeld en vervaardigd aan het Instituut voor Parallelle en Gedistribueerde Systemen aan de universiteit van Stuttgart onder leiding van Prof. Paul Levi. Hier onderzoeken wetenschappers hoe de digitale werkbijen zich organiseren en hoe een zogenaamde zwermintelligentie kan ontstaan.
Robotzwermen van deze afmeting onderscheiden zich van kleine groepen met betrekking tot de coördinatie- en waarnemingsprincipes en de besturing. De ‘beperkte’ agenten zijn in staat complex gezamenlijk gedrag te demonstreren en beslissingen te nemen. Dit gebeurt echter niet op individuele maar op collectieve eigenschappen van de robots.
Als voorbeeld dienen sociale insecten als mieren en bijen, waarvan het zwermgedrag wordt geanalyseerd. De massa van de individuen is in staat, door zelf organiserende samenwerking, opgedragen taken te vervullen en zodoende collectieve beslissingen te verkrijgen. In de natuur is dit vanzelfsprekend, maar bij de digitale bijen een grote uitdaging. Men dient waarnemings-, besturings- en communicatiemechanismen voor microrobots te ontwikkelen, door grootte en gewicht sterk begrensd maar met grote functionaliteit.
Medisch assistent
De onderzoeken zijn veelbelovend voor de nano- en biotechniek. Zo bestaan microbiologische systemen bijvoorbeeld uit miljoenen agenten, bacteriën of moleculen, die elkaar beïnvloeden. Deze wisselwerkingen kunnen medici behulpzaam zijn. Gedacht wordt aan inspectie en reparatie binnen een organisme.
Hier zijn twee richtingen voorstelbaar. Zo zouden deze siliciumdwergen kunnen worden gekoppeld aan moleculen om door middel van chemische wisselwerkingen, gericht naar lichaamsdelen, te manoeuvreren. Hier kunnen ze met behulp van microcamera’s bewakingsfuncties overnemen en door microgrijpers aders reinigen en/of oprekken. Een andere werkwijze is de silicium-molecuul-eenheden met behulp van uitwendige magneetvelden te navigeren naar de plaats waar ze nodig zijn. Beide mogelijkheden zijn nog speculatief maar wereldwijd in de robot- en genlaboratoria bestaan plannen.
Collectieve microrobotica
In het project ‘Collectieve microrobotica’ werken wetenschappers van de universiteiten van Stuttgart en Karlsruhe samen.. Hun doel is, de principes en mechanismen van de microwereld te analyseren en daarop gebaseerd de hard- en softwarearchitectuur, programma’s, methoden en algoritmen voor collectieve technische systemen te ontwikkelen.
Als basis voor grote kunstmatige zwermen (vanaf 100 microrobots) ontwikkelden prof. Levi en zijn team het microrobottestplatform ‘Jasmine’ aan de universiteit Stuttgart, met robots van 28 mm x 26 mm x 20 mm. Voor waarneming en navigatie gebruiken de robots op infrarood gebaseerde sensorsystemen. Ze kunnen hindernissen herkennen, uitwijken en afstanden meten. Door kleursensoren kunnen ze gekleurde objecten herkennen. Als de batterijen leeg zijn, zoeken ze gemeenschappelijk naar het laadstation. Zonder lading zijn deze robots energetisch dood.
