Miniatyrisering i robotikk innebærer å redusere størrelsen på roboter og deres komponenter samtidig som de øker kraften. Det handler om å sette sensorer, datamaskiner, strømstyring og aktuatorer i slankere fotavtrykk uten å ofre presisjon eller pålitelighet.
Disse nye maskinene kan utføre oppgaver på steder som er for små for større maskiner eller mennesker å nå, noe som gjør dem optimale for fabrikker, sykehus og gruver.
Fordeler med kompakte robotsystemer
Skiftet mot miniatyrisering gir betydelige fordeler, og det er grunnen til at det utvikles og brukes i mange vitenskapelige og industrielle felt.
Forbedret hastighet og nøyaktighet
Mindre komponenter er naturlig nok lettere. Denne reduserte massen gir mye raskere akselerasjon og retardasjon.
Når klaringer, bøyning og tilbakeslag minimeres i mindre skalaer, øker presisjonen. Ved mikro-montering eller inspeksjon betyr det tettere sporing, kortere sykluser og mindre overskridelse.
Forbedret effektivitet og lavere kostnader
Mindre pakker trekker vanligvis mindre strøm og bruker færre materialer, noe som reduserer produksjons- og driftskostnader. Bedrifter som ønsker å skalere automatisering ser på kompakte roboter som en rimelig og bærekraftig løsning som kan spare verdifull gulvplass i fabrikker, laboratorier, varehus og andre fasiliteter.
Større tilgjengelighet og mobilitet
Kompakte roboter kan nå steder større maskiner ikke kan. Inspeksjonsdroner med bur klemmer seg gjennom kanaler, tanker og fartøy uten problemer.
Laboratorier og transportavdelinger har brukt -beskyttede luftfartøyer uten mannskap (UAV) for avbildning av bro og begrenset-rom, der GPS nektes og menneskelig adgang vil være sakte eller farlig. Miniatyr bakkeroboter og kaste-roboter speider på samme måte tett interiør før folk følger etter.
Teknologien bak miniatyrisering i robotikk
Dette skiftet mot mindre roboter er bygget på flere tiår med fremgang innen mikro-skalateknikk. Viktige elektroniske komponenter har gjort dagens kompakte roboter mulig.
Fremskritt i MEMS
Mikro-elektro-mekaniske systemer (MEMS) gjør at chip-skalaføling og aktivering blir rutine. De integrerer bittesmå mekaniske elementer, sensorer og elektronikk på en enkelt silisiumbrikke, og fungerer som "øyne og ører" til små roboter.
Fordi de er små og energieffektive-er MEMS egnet for autonome systemer. Universitetsprogrammer skisserer hvordan MEMS nå dekker treghetsføling, miljøovervåking, mikrofluidikk og til og med lett styring - alt til størrelser og kostnader som passer i miniatyrroboter.
Mikrokontrollerens rolle
Kontrollsystemet er hjernen, og i miniatyrroboter er dette mikrokontrolleren. En mikrokontroller er et komplett datasystem på en enkelt integrert krets som inneholder en prosessor, minne og inngangs-/utgangsutstyr. Den er i stand til å kjøre som en enkelt enhet for sann-signalbehandling, noe som er avgjørende for oppgaver som balansering eller navigering av hindringer.
Dette konseptet strekker seg til myk robotikk. Myke strukturer tilpasser seg overflater, fordeler stress over et større volum og reduserer slagkraften effektivt. Slike strategier er attraktive for å designe og konstruere systemer for å håndtere en rekke skjøre eller uregelmessig formede gjenstander eller for å operere rundt mennesker. Målet er å lage bioinspirerte roboter som tillater adaptive og fleksible interaksjoner med uforutsigbare miljøer.
Virkelige-miniatyriseringsapplikasjoner
De spennende tidene er her, og flere selskaper går foran med sine egne versjoner av kraftige, kompakte roboter. Her er noen eksempler.
Medisinske og helsetjenester
Medtronics kirurgiske roboter
Medtronic utvikler robotassisterte-kirurgiplattformer og har fokusert på systemer for ryggrads- og hjerneprosedyrer siden de kjøpte opp Mazor Robotics. Den har gjort fremskritt innen myke, styrbare og formformende katetre og instrumenter for hjerte- og endovaskulær behandling.
Selskapets mål er å utvikle robotkatetre som kan endre form under avbildningsveiledning for å navigere i bankende-hjertemiljøer.
Intuitive Surgicals da Vinci-system
Da Vinci kirurgiske system har kraften til miniatyrisering i en annen skala. Selv om Intuitive Surgicals robot er stor, er instrumentene små. Disse små verktøyene gjør det mulig for kirurger å utføre komplekse, minimalt invasive prosedyrer med letthet, noe som resulterer i mindre traumer og raskere gjenoppretting av pasienten.
Industri og produksjon
Mecamic Meca500
Mecademic sa at dens Meca500 er en av verdens minste og mest presise industrirobotarmer med seks-akser for mikro-monteringstesting og -inspeksjon.
MIT Lincoln Laboratory har demonstrert et mikroplasmaforstøvningshode montert på en Meca500 for å skrive ut elektronisk materiale, og illustrerer hvordan små armer muliggjør arbeidsflyter for laboratorie-benkfabrikasjon. Sykehus og bildekjerner distribuerer også Meca500-enheter for automatisert prøvehåndtering.