Мініатюризація в робототехніці передбачає зменшення розмірів роботів та їх компонентів при одночасному збільшенні їх потужності. Йдеться про те, щоб датчики, комп’ютери, системи керування живленням і приводи були компактнішими без шкоди для точності чи надійності.
Ці нові машини можуть виконувати завдання в місцях, занадто малих для більших машин або людей, що робить їх оптимальними для фабрик, лікарень і шахт.
Переваги компактних роботизованих систем
Перехід до мініатюризації дає значні переваги, тому його розробляють і використовують у багатьох наукових і промислових сферах.
Підвищена швидкість і точність
Менші компоненти, природно, легші. Ця зменшена маса дозволяє набагато швидше розганятися та гальмуватись.
Коли зазори, вигин і люфт зведені до мінімуму в менших масштабах, точність підвищується. Під час мікро-збирання чи перевірки це означає точніше відстеження шляху, коротші цикли та менше перевищення.
Підвищення ефективності та зниження витрат
Менші пакети зазвичай споживають менше електроенергії та використовують менше матеріалів, що зменшує витрати на виробництво та експлуатацію. Компанії, які прагнуть масштабувати автоматизацію, розглядають компактних роботів як доступне та надійне рішення, яке може заощадити цінну площу на заводах, лабораторіях, складах та інших об’єктах.
Більша доступність і мобільність
Компактні роботи можуть дістатися туди, куди не можуть дістатися більші машини. Інспекційні безпілотні літальні апарати в клітці без проблем пробираються через канали, резервуари та ємності.
Лабораторії та транспортні відділи використовували-захищені безпілотні літальні апарати (БПЛА) для мостів і-зображень замкнутого простору, де GPS заборонено, а вхід людини буде повільним або небезпечним. Мініатюрні наземні роботи та мета-боти так само розвідують тісні внутрішні місця, перш ніж люди за ними послідують.
Технологія мініатюризації в робототехніці
Цей перехід до менших роботів ґрунтується на десятиліттях прогресу в мікро-інженерії. Ключові електронні компоненти зробили можливим створення сучасних компактних роботів.
Досягнення в MEMS
Мікро-електро-механічні системи (MEMS) дають змогу-розпізнаванню масштабу чіпа та активації стати звичною справою. Вони об’єднують крихітні механічні елементи, датчики та електроніку в одному кремнієвому чіпі, який функціонує як «очі та вуха» маленьких роботів.
Оскільки вони малі та енергоефективні, MEMS підходять для автономних систем. Університетські програми окреслюють, як MEMS тепер охоплює інерційне зондування, моніторинг навколишнього середовища, мікрофлюїдику та навіть легке керування - — усе за розмірами та вартістю, які відповідають мініатюрним роботам.
Роль мікроконтролера
Системою управління є мозок, а в мініатюрних роботах це мікроконтролер. Мікроконтролер — це повна обчислювальна система на одній інтегральній схемі, яка містить процесор, пам’ять і периферійні пристрої введення/виведення. Він здатний працювати як єдиний пристрій для-обробки сигналів у реальному часі, що є життєво важливим для таких завдань, як балансування або навігація через перешкоди.
Ця концепція поширюється на м’яку робототехніку. М'які конструкції прилягають до поверхонь, розподіляючи навантаження на більший об'єм і ефективно зменшуючи силу удару. Такі стратегії є привабливими для проектування та створення систем для роботи з низкою крихких або неправильних об’єктів або для роботи навколо людей. Мета полягає в тому, щоб створити біоінспірованих роботів, які дозволяють адаптивну та гнучку взаємодію з непередбачуваним середовищем.
Реальні-додатки мініатюризації
Настали захоплюючі часи, і кілька компаній лідирують із власними версіями потужних, компактних роботів. Ось кілька прикладів.
Застосування для медицини та охорони здоров'я
Хірургічні роботи Medtronic
Компанія Medtronic розробляє платформи-асистентської хірургії та зосередилася на системах для хребта та головного мозку після придбання Mazor Robotics. Вона досягла прогресу у створенні м’яких, керованих катетерів-морфінгу та інструментів для кардіологічного та ендоваскулярного лікування.
Метою компанії є розробка роботизованих катетерів, які можуть змінювати форму під контролем зображень, щоб орієнтуватися в середовищі-серця.
Інтуїтивно зрозуміла система da Vinci Surgical
Хірургічна система da Vinci Surgical System відрізняється потужністю мініатюризації в іншому масштабі. Хоча сам робот Intuitive Surgical великий, його інструменти крихітні. Ці невеликі інструменти дозволяють хірургам з легкістю виконувати складні малоінвазивні процедури, що призводить до меншої травматизації та швидшого відновлення пацієнтів.
Промислові та виробничі
Mecademic Meca500
Mecademic каже, що її Meca500 є одним із найменших і найточніших у світі шести-осьових промислових роботів для тестування та перевірки мікро-складання.
Лабораторія Массачусетського технологічного інституту Лінкольна продемонструвала головку для мікроплазмового розпилення, встановлену на Meca500 для друку електронних матеріалів, ілюструючи, як крихітні ручки забезпечують робочі процеси виготовлення лабораторних-стендів. Лікарні та центри візуалізації також розгортають пристрої Meca500 для автоматизованої обробки зразків.