Robotiikan miniatyrisointi tarkoittaa robottien ja niiden komponenttien koon pienentämistä ja niiden tehon lisäämistä. Kyse on antureiden, tietokoneiden, virranhallinnan ja toimilaitteiden asettamisesta pienempään tilaan tinkimättä tarkkuudesta tai luotettavuudesta.
Nämä uudet koneet voivat suorittaa tehtäviä paikoissa, jotka ovat liian pieniä suurempien koneiden tai ihmisten ulottuville, joten ne sopivat ihanteellisesti tehtaille, sairaaloille ja kaivoksille.
Kompaktien robottijärjestelmien edut
Siirtyminen miniatyrisointiin tarjoaa merkittäviä etuja, minkä vuoksi sitä kehitetään ja käytetään monilla tieteen ja teollisuuden aloilla.
Parannettu nopeus ja tarkkuus
Pienemmät komponentit ovat luonnollisesti kevyempiä. Tämä pienempi massa mahdollistaa paljon nopeamman kiihtyvyyden ja hidastuvuuden.
Kun välykset, jousto ja välys minimoidaan pienemmässä mittakaavassa, tarkkuus kasvaa. Mikro-kokoonpanossa tai tarkastuksessa tämä tarkoittaa tiukempaa polun seurantaa, lyhyempiä jaksoja ja vähemmän ylitystä.
Parempi tehokkuus ja pienemmät kustannukset
Pienemmät pakkaukset kuluttavat yleensä vähemmän virtaa ja vähemmän materiaaleja, mikä pienentää valmistus- ja käyttökustannuksia. Yritykset, jotka haluavat skaalata automaatiota, pitävät kompakteja robotteja edullisena ja kestävänä ratkaisuna, joka voi säästää arvokasta lattiatilaa tehtaissa, laboratorioissa, varastoissa ja muissa tiloissa.
Parempi saavutettavuus ja liikkuvuus
Kompaktit robotit pääsevät paikkoihin, joihin suuremmat koneet eivät pääse. Häkkiin asennetut tarkastusdronit puristavat kanavien, säiliöiden ja alusten läpi ilman ongelmia.
Laboratoriot ja kuljetusosastot ovat käyttäneet häkki{0}}suojattuja miehittämättömiä ilma-aluksia (UAV) silta- ja{1}}avaruuskuvaukseen, jossa GPS on estetty ja ihmisten sisäänpääsy on hidasta tai vaarallista. Pienoismaarobotit ja heittobotit-tutkivat samalla tavalla ahtaita sisätiloja ennen kuin ihmiset seuraavat.
Robotiikan miniatyrisoinnin taustalla oleva tekniikka
Tämä muutos kohti pienempiä robotteja perustuu vuosikymmenien edistymiseen mikro{0}}mittakaavasuunnittelussa. Tärkeimmät elektroniset komponentit ovat tehneet nykypäivän kompakteista roboteista mahdollisia.
MEMS:n edistyminen
Mikro-elektro-mekaaniset järjestelmät (MEMS) mahdollistavat siru-mittakaavatunnistuksen ja -toiminnon rutiininomaisuuden. Ne integroivat pieniä mekaanisia elementtejä, antureita ja elektroniikkaa yhdelle piisirulle, joka toimii pienten robottien "silminä ja korvina".
MEMS-järjestelmät soveltuvat autonomisiin järjestelmiin, koska ne ovat pieniä ja energiatehokkaita-. Yliopisto-ohjelmat hahmottelevat, kuinka MEMS kattaa nyt inertiatunnistuksen, ympäristön valvonnan, mikrofluidiikan ja jopa kevyen ohjauksen - sellaisissa koossa ja kustannuksissa, jotka sopivat pienikokoisiin robotteihin.
Mikrokontrollerin rooli
Ohjausjärjestelmä on aivot, ja miniatyyriroboteissa tämä on mikro-ohjain. Mikro-ohjain on täydellinen laskentajärjestelmä yhdellä integroidulla piirillä, joka sisältää prosessorin, muistin ja syöttö-/lähtöoheislaitteet. Se pystyy toimimaan yhtenä yksikkönä reaaliaikaiseen signaalinkäsittelyyn-, mikä on elintärkeää tehtävissä, kuten esteiden tasapainottamisessa tai navigoinnissa.
Tämä käsite ulottuu pehmeään robotiikkaan. Pehmeät rakenteet mukautuvat pintoihin, jakavat jännityksen suuremmalle tilavuudelle ja vähentävät tehokkaasti iskuvoimaa. Tällaiset strategiat ovat houkuttelevia suunniteltaessa ja rakennettaessa järjestelmiä, joilla voidaan käsitellä erilaisia herkkiä tai epäsäännöllisen muotoisia esineitä tai toimia ihmisten ympärillä. Tavoitteena on luoda biovaikutteisia robotteja, jotka mahdollistavat mukautuvan ja joustavan vuorovaikutuksen arvaamattomissa ympäristöissä.
Todelliset-pienoissovellukset
Jännittävät ajat ovat täällä, ja useat yritykset ovat edelläkävijöitä omilla versioillaan tehokkaista, kompakteista roboteista. Tässä muutamia esimerkkejä.
Lääketieteen ja terveydenhuollon sovellukset
Medtronicin kirurgiset robotit
Medtronic kehittää{0}}robottiavusteisia leikkausalustoja ja on keskittynyt selkärangan ja aivotoimenpiteiden järjestelmiin Mazor Roboticsin ostosta lähtien. Se on edistynyt pehmeiden, ohjattavien ja muotoiltujen-katetrien sekä sydän- ja endovaskulaaristen hoitojen instrumenttien alalla.
Yrityksen tavoitteena on kehittää robottikatetrit, jotka voivat muuttaa muotoaan kuvantamisen ohjauksessa navigoidakseen sykkivässä{0}}sydänympäristössä.
Intuitiivinen kirurgisen da Vinci -järjestelmä
Da Vinci Surgical System tarjoaa miniatyrisoinnin tehon eri mittakaavassa. Vaikka Intuitive Surgicalin robotti itsessään on suuri, sen instrumentit ovat pieniä. Näiden pienten työkalujen avulla kirurgit voivat suorittaa monimutkaisia, minimaalisesti invasiivisia toimenpiteitä helposti, mikä vähentää traumoja ja nopeampaa potilaan toipumista.
Teollisuus ja valmistus
Mecademic Meca500
Mecademic sanoi, että sen Meca500 on yksi maailman pienimmistä ja tarkimmista kuusi-akselisista teollisuusrobottivarsista mikro-kokoonpanotestaukseen ja -tarkastukseen.
MIT Lincoln Laboratory on esitellyt Meca500:aan kiinnitetyn mikroplasmapputterointipään elektronisten materiaalien tulostamiseen. Tämä havainnollistaa, kuinka pienet varret mahdollistavat laboratoriopenkkien valmistuksen työnkulkuja. Sairaalat ja kuvantamisytimet käyttävät myös Meca500-yksiköitä automaattista näytteiden käsittelyä varten.