Μικροσκοπικά ρομπότ με διαστάσεις περίπου 200 × 300 × 50 μικρόμετρα, δηλαδή μικρότερα από έναν κόκκο αλατιού, έχουν αναπτυχθεί στο πλαίσιο συνεργασίας ερευνητικών ομάδων από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Πρόκειται για πλήρως προγραμματιζόμενα και αυτόνομα συστήματα, τα οποία οι δημιουργοί τους χαρακτηρίζουν ως τα μικρότερα του είδους τους παγκοσμίως, με προοπτικές αξιοποίησης σε τομείς όπως η ιατρική και η μικροκατασκευή.
Η ανάπτυξη των συγκεκριμένων νανορομπότ βασίστηκε σε σαφή καταμερισμό ρόλων μεταξύ των δύο πανεπιστημίων. Η ομάδα του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια ανέλαβε τον σχεδιασμό της φυσικής δομής και των λειτουργικών χαρακτηριστικών, ενώ οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν ανέπτυξαν το σύστημα ελέγχου και υπολογιστικής λειτουργίας, προσδίδοντας στα ρομπότ την απαραίτητη «νοημοσύνη». Αξίζει να σημειωθεί ότι το εργαστήριο του Μίσιγκαν κατέχει ήδη το ρεκόρ για τον μικρότερο υπολογιστή που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα.
Το εξαιρετικά μικρό μέγεθος των ρομπότ τα φέρνει σε κλίμακα αντίστοιχη με πολλούς μικροοργανισμούς, γεγονός που δημιουργεί διαφορετικές φυσικές προκλήσεις σε σχέση με τα συμβατικά ρομποτικά συστήματα. Σε τέτοιες διαστάσεις, φαινόμενα όπως η αντίσταση και το ιξώδες του περιβάλλοντος παίζουν καθοριστικό ρόλο, επηρεάζοντας δραστικά την κίνηση. Για τον λόγο αυτό, οι ερευνητές επέλεξαν να σχεδιάσουν ρομπότ που λειτουργούν ως «κολυμβητές», αποφεύγοντας την ανάγκη για μηχανικά κινούμενα μέρη.
Η κίνηση επιτυγχάνεται μέσω ενός πρωτότυπου μηχανισμού πρόωσης που βασίζεται στη δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου. Το πεδίο αυτό επηρεάζει τα ιόντα στο υγρό περιβάλλον, προκαλώντας μια ώθηση που επιτρέπει στο ρομπότ να μετακινείται. Με την κατάλληλη ρύθμιση του πεδίου, καθίσταται δυνατός ο έλεγχος της πορείας και η εκτέλεση πιο σύνθετων ή συντονισμένων κινήσεων από πολλαπλές μονάδες. Η απουσία κινούμενων εξαρτημάτων ενισχύει σημαντικά την ανθεκτικότητα, καθώς τα ρομπότ μπορούν να χειριστούν ακόμη και με μικροπιπέτα χωρίς να υποστούν φθορές.
Ιδιαίτερη πρόκληση αποτέλεσε και το ζήτημα της τροφοδοσίας. Λόγω των εξαιρετικά περιορισμένων διαστάσεων, δεν υπήρχε περιθώριο για συμβατικές λύσεις αποθήκευσης ενέργειας. Η σχεδίαση που επιλέχθηκε βασίζεται στην αξιοποίηση ηλιακής ενέργειας, με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία να καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας κάθε ρομπότ. Παρότι η παραγόμενη ισχύς φτάνει μόλις τα 75 νανοβάτ, το επίπεδο αυτό θεωρείται επαρκές χάρη στη συνολική ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το χαμηλό κόστος παραγωγής αποτελεί ακόμη ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό. Η κατασκευή κάθε ρομπότ εκτιμάται ότι μπορεί να κοστίζει περίπου ένα σεντ, στοιχείο που ενισχύει τις προοπτικές μαζικής παραγωγής και χρήσης σε εφαρμογές όπου απαιτείται μεγάλος αριθμός μικροσκοπικών μονάδων. Ο συνδυασμός εξαιρετικά μικρού μεγέθους, αυτονομίας, ανθεκτικότητας και χαμηλού κόστους δημιουργεί ένα νέο πεδίο δυνατοτήτων για την περαιτέρω έρευνα σε μικροσκοπικά ρομποτικά συστήματα.
