Миниатюризация в робототехнике предполагает уменьшение размеров роботов и их компонентов при одновременном увеличении их мощности. Речь идет о том, чтобы разместить датчики, компьютеры, устройства управления питанием и исполнительные механизмы более компактными, не жертвуя при этом точностью и надежностью.
Эти новые машины могут выполнять задачи в местах, слишком маленьких для больших машин или людей, что делает их оптимальными для заводов, больниц и шахт.
Преимущества компактных роботизированных комплексов
Переход к миниатюризации дает значительные преимущества, поэтому он разрабатывается и используется во многих научных и промышленных областях.
Повышенная скорость и точность
Меньшие компоненты, естественно, легче. Эта уменьшенная масса позволяет значительно быстрее ускоряться и замедляться.
Когда зазоры, изгиб и люфт сводятся к минимуму в меньших масштабах, точность увеличивается. При микро-сборке или проверке это приводит к более точному отслеживанию пути, сокращению циклов и меньшему перерегулированию.
Повышенная эффективность и снижение затрат
Меньшие корпуса обычно потребляют меньше энергии и используют меньше материалов, что снижает производственные и эксплуатационные затраты. Компании, стремящиеся масштабировать автоматизацию, рассматривают компактных роботов как доступное и устойчивое решение, которое может сэкономить ценную площадь на заводах, лабораториях, складах и других объектах.
Большая доступность и мобильность
Компактные роботы могут добраться до мест, недоступных для больших машин. Инспекционные дроны в клетках без проблем протискиваются через воздуховоды, резервуары и сосуды.
Лаборатории и транспортные отделы используют беспилотные летательные аппараты (БПЛА) с защищенной клеткой-для получения изображений на мостах и в ограниченном-космическом пространстве, где GPS отключен, а вход человека будет медленным или опасным. Миниатюрные наземные роботы и метательные-боты аналогичным образом исследуют узкие места, прежде чем люди последуют за ними.
Технология миниатюризации в робототехнике
Этот переход к меньшим роботам основан на десятилетиях прогресса в области микро-инжиниринга. Ключевые электронные компоненты сделали возможным создание современных компактных роботов.
Достижения в области МЭМС
Микро-электро-механические системы (МЭМС) позволяют-обнаруживать масштабы микросхем и приводить их в действие в привычное русло. Они объединяют крошечные механические элементы, датчики и электронику в одном кремниевом чипе, действуя как «глаза и уши» маленьких роботов.
Поскольку МЭМС небольшие и энергоэффективные,-они подходят для автономных систем. Университетские программы описывают, как МЭМС теперь охватывает инерционное зондирование, мониторинг окружающей среды, микрофлюидику и даже легкое рулевое управление -, и все это при таких размерах и стоимости, которые подходят для миниатюрных ботов.
Роль микроконтроллера
Система управления — мозг, а у миниатюрных роботов — микроконтроллер. Микроконтроллер — это законченная вычислительная система на одной интегральной схеме, содержащая процессор, память и периферийные устройства ввода-вывода. Он может работать как единое целое для обработки сигналов-в реальном времени, что жизненно важно для таких задач, как балансировка или преодоление препятствий.
Эта концепция распространяется и на мягкую робототехнику. Мягкие конструкции повторяют форму поверхности, распределяя нагрузку по большему объему и эффективно снижая силу удара. Такие стратегии привлекательны для проектирования и создания систем, способных обрабатывать ряд хрупких объектов или объектов неправильной формы или работать рядом с людьми. Цель состоит в том, чтобы создать биоинспирированных роботов, которые позволят адаптивное и гибкое взаимодействие с непредсказуемой средой.
Реальные-приложения для миниатюризации
Наступили захватывающие времена, и несколько компаний лидируют, предлагая свои собственные версии мощных и компактных роботов. Вот несколько примеров.
Медицинские и медицинские приложения
Хирургические роботы Medtronic
Medtronic разрабатывает платформы-ассистированной хирургии и с тех пор, как приобрела Mazor Robotics, сосредоточила свое внимание на системах для операций на позвоночнике и мозге. Компания добилась прогресса в разработке мягких, управляемых и изменяющих форму катетеров и инструментов для кардиологических и эндоваскулярных методов лечения.
Цель компании — разработать роботизированные катетеры, которые смогут менять форму под контролем визуализации, чтобы ориентироваться в среде-бьющегося сердца.
Система да Винчи от Intuitive Surgical
Хирургическая система да Винчи демонстрирует возможности миниатюризации в другом масштабе. Хотя сам робот Intuitive Surgical большой, его инструменты крошечные. Эти небольшие инструменты позволяют хирургам с легкостью выполнять сложные, минимально инвазивные процедуры, что приводит к меньшему количеству травм и более быстрому выздоровлению пациентов.
Промышленность и производство
Мекадемический Meca500
Компания Mecademic заявила, что ее Meca500 — один из самых маленьких и самых точных в мире шестиосных промышленных роботов-манипуляторов для испытаний и контроля микро-сборок.
Лаборатория Массачусетского технологического института в Линкольне продемонстрировала головку микроплазменного распыления, установленную на Meca500, для печати электронных материалов, продемонстрировав, как крошечные манипуляторы облегчают рабочие процессы изготовления лабораторных-станций. Больницы и центры визуализации также используют устройства Meca500 для автоматизированной обработки проб.