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纽约州伊萨卡市-康奈尔大学领导的一项合作创造了首批结合了半导体组件的微型机器人，它们能够通过标准电子信号进行控制，并使其能够行走。与这项工作的相关论文发表在《Nature》杂志上，题目为“电子集成，批量生产的微型机器人”。
五十年来，微电子领域摩尔定律的发展为微型机器人技术的迅速发展带来了巨大的机遇。电子，磁和光学系统如今提供了前所未有的复杂性、小尺寸和低成本的组合，这很适用于制造小于人类视觉分辨率极限（小于一百微米）的机器人。但是，存在一个主要障碍：没有一个微米级执行器系统能够与半导体加工无缝集成并对标准电子控制信号做出响应。
这里，研究人员通过开发新的电压可控电化学致动器，称为表面电化学执行器（surface electrochemical actuators, SEA），来克服这一障碍。SEA由纳米级厚度的铂制成，并使用标准半导体技术制造。研究人员采用原子层沉积（ALD）生长出厚度为7 nm的铂层，暴露的表面使用无活性材料（石墨烯或溅射钛）进行覆盖，并使用光刻工艺进行图案设计。该制动器可以在低电压（200微伏）、低功率（10毫瓦）下工作，并且与硅工艺完全兼容。
为了展示其潜力，他们开发了光刻制造工艺并发布协议，用以制造亚百微米步行机器人原型。每个新的机器人厚约5微米（一微米是一米的百万分之一），宽约40微米，长度范围从40到70微米，约为草履虫大小，可以被批量生产。这为使用基于硅智能制造更复杂版本的机器人提供了一个模板，有朝一日可能会穿过人体组织和血液。
每个机器人都由两个主要部分组成：（1）一个装有标准硅电子器件的主体，电子设备是由硅光伏电池和金属互连制成的简单电路，充当躯干和大脑；（2）四个支腿，每个支腿由SEA和面板组成。
研究人员通过在不同的太阳能光伏上闪烁激光脉冲来控制机器人，每一个太阳能光伏为一组独立的腿充电，通过在前后光伏之间来回切换激光，机器人就可以行走。
这些机器人肯定是高科技的，它们在200mV低电压和10nW低功率下运行，并且在他们本身的尺寸上保持强壮有力。由于它们是采用标准光刻工艺制造的，因此该制造过程中的每个步骤都是并行执行的，大约100万个机器人可以安装在一个4英寸的硅片上。
研究人员正在探索用更复杂的电子设备和机载计算来增强机器人，这些改进有一天可能会导致大量微型机器人爬行并重组材料，缝合血管，或者被集体派往人类大脑的大片区域进行探测。
从微观传感器到基于石墨烯的折纸机，步行机器人是Cohen和McEuen先前纳米级发明的最新一代，在许多方面都是一种进化。陆军研究室项目经理Sam Stanton说：“这项突破性研究为研究与活性物质物理有关的新问题提供了令人兴奋的科学机会，并可能最终导致未来派机器人材料的使用。”
这项合作由物理学教授Itai Cohen，John A.Newman物理科学教授Paul McEuen，以及他们的前博士后研究员Marc Miskin共同领导，Marc Miskin现在是宾夕法尼亚大学的助理教授。
美国空军科学研究办公室，康奈尔大学材料研究中心提供了额外的支持，该中心由美国国家科学基金材料研究科学与工程中心项目资助，以及康奈尔大学的Kavli纳米科学研究所的支持。 这项工作是在康奈尔大学纳米科学技术实验室进行的。
