Η μικρογραφία στη ρομποτική περιλαμβάνει τη μείωση του μεγέθους των ρομπότ και των εξαρτημάτων τους, αυξάνοντας παράλληλα την ισχύ τους. Πρόκειται για την τοποθέτηση αισθητήρων, υπολογιστών, διαχείρισης ενέργειας και ενεργοποιητών σε πιο αδύνατα ίχνη χωρίς να θυσιάζεται η ακρίβεια ή η αξιοπιστία.
Αυτά τα νέα μηχανήματα μπορούν να εκτελούν εργασίες σε μέρη πολύ μικρά για να τα προσεγγίσουν μεγαλύτερα μηχανήματα ή άνθρωποι, καθιστώντας τα βέλτιστα για εργοστάσια, νοσοκομεία και ορυχεία.
Πλεονεκτήματα των συμπαγών ρομποτικών συστημάτων
Η στροφή προς τη μικρογραφία προσφέρει σημαντικά οφέλη, γι' αυτό και αναπτύσσεται και χρησιμοποιείται σε πολλούς επιστημονικούς και βιομηχανικούς τομείς.
Βελτιωμένη ταχύτητα και ακρίβεια
Τα μικρότερα εξαρτήματα είναι φυσικά ελαφρύτερα. Αυτή η μειωμένη μάζα επιτρέπει πολύ πιο γρήγορη επιτάχυνση και επιβράδυνση.
Όταν τα διάκενα, η κάμψη και η οπισθοδρόμηση ελαχιστοποιούνται σε μικρότερες κλίμακες, η ακρίβεια αυξάνεται. Σε μικρο-συναρμολόγηση ή επιθεώρηση, αυτό μεταφράζεται σε πιο αυστηρή παρακολούθηση διαδρομής, μικρότερους κύκλους και λιγότερη υπέρβαση.
Βελτιωμένη απόδοση και χαμηλότερο κόστος
Οι μικρότερες συσκευασίες αντλούν συνήθως λιγότερη ενέργεια και χρησιμοποιούν λιγότερα υλικά, μειώνοντας το κόστος κατασκευής και λειτουργίας. Οι επιχειρήσεις που επιδιώκουν να κλιμακώσουν τον αυτοματισμό βλέπουν τα συμπαγή ρομπότ ως μια προσιτή και βιώσιμη λύση που μπορεί να εξοικονομήσει πολύτιμο χώρο δαπέδου σε εργοστάσια, εργαστήρια, αποθήκες και άλλες εγκαταστάσεις.
Μεγαλύτερη προσβασιμότητα και κινητικότητα
Τα συμπαγή ρομπότ μπορούν να φτάσουν σε μέρη που τα μεγαλύτερα μηχανήματα δεν μπορούν. Τα μη επανδρωμένα αεροσκάφη επιθεώρησης εγκλωβισμένα περνούν από αγωγούς, δεξαμενές και σκάφη χωρίς προβλήματα.
Τα εργαστήρια και τα τμήματα μεταφορών έχουν χρησιμοποιήσει-προστατευμένα εναέρια οχήματα (UAV) σε κλουβιά για απεικόνιση γεφυρών και περιορισμένου-χώρου, όπου απαγορεύεται το GPS και η ανθρώπινη είσοδος θα ήταν αργή ή επικίνδυνη. Μικροσκοπικά ρομπότ εδάφους και ρομπότ{3}}ανιχνεύουν ομοίως στενούς εσωτερικούς χώρους πριν ακολουθήσουν οι άνθρωποι.
Η τεχνολογία πίσω από τη μικρογραφία στη ρομποτική
Αυτή η στροφή προς τα μικρότερα ρομπότ βασίζεται σε δεκαετίες προόδου στη μηχανική μικρο-κλίμακας. Βασικά ηλεκτρονικά εξαρτήματα έχουν κάνει δυνατά τα σημερινά συμπαγή ρομπότ.
Προόδους στο MEMS
Τα μικρο-ηλεκτρο-μηχανικά συστήματα (MEMS) επιτρέπουν την ανίχνευση και την ενεργοποίηση της κλίμακας τσιπ-να γίνουν ρουτίνα. Ενσωματώνουν μικροσκοπικά μηχανικά στοιχεία, αισθητήρες και ηλεκτρονικά σε ένα ενιαίο τσιπ πυριτίου, που λειτουργεί ως «μάτια και αυτιά» μικρών ρομπότ.
Επειδή είναι μικρά και ενεργειακά-, τα MEMS είναι κατάλληλα για αυτόνομα συστήματα. Τα πανεπιστημιακά προγράμματα περιγράφουν πώς το MEMS καλύπτει πλέον την αδρανειακή ανίχνευση, την παρακολούθηση περιβάλλοντος, τη μικρορευστοποίηση, ακόμη και το ελαφρύ τιμόνι - όλα σε μεγέθη και κόστος που ταιριάζουν σε μικροσκοπικά ρομπότ.
Ο ρόλος του μικροελεγκτή
Το σύστημα ελέγχου είναι ο εγκέφαλος, και στα μικροσκοπικά ρομπότ, αυτός είναι ο μικροελεγκτής. Ένας μικροελεγκτής είναι ένα πλήρες υπολογιστικό σύστημα σε ένα ενιαίο ολοκληρωμένο κύκλωμα που περιέχει επεξεργαστή, μνήμη και περιφερειακά εισόδου/εξόδου. Είναι σε θέση να λειτουργεί ως ενιαία μονάδα για-επεξεργασία σήματος σε πραγματικό χρόνο, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για εργασίες όπως η εξισορρόπηση ή η πλοήγηση σε εμπόδια.
Αυτή η ιδέα επεκτείνεται στη μαλακή ρομποτική. Οι μαλακές κατασκευές προσαρμόζονται στις επιφάνειες, κατανέμοντας την πίεση σε μεγαλύτερο όγκο και μειώνοντας αποτελεσματικά τη δύναμη κρούσης. Τέτοιες στρατηγικές είναι ελκυστικές για το σχεδιασμό και την κατασκευή συστημάτων για το χειρισμό μιας σειράς εύθραυστων ή ακανόνιστων αντικειμένων ή για λειτουργία γύρω από ανθρώπους. Ο στόχος είναι να δημιουργηθούν ρομπότ βιοεμπνευσμένα που επιτρέπουν προσαρμοστικές και ευέλικτες αλληλεπιδράσεις με απρόβλεπτα περιβάλλοντα.
Εφαρμογές μικρογραφίας του πραγματικού κόσμου
Οι συναρπαστικές στιγμές είναι εδώ και αρκετές εταιρείες πρωτοστατούν με τις δικές τους εκδόσεις ισχυρών, συμπαγών ρομπότ. Εδώ είναι μερικά παραδείγματα.
Ιατρικές και υγειονομικές εφαρμογές
Τα χειρουργικά ρομπότ της Medtronic
Η Medtronic αναπτύσσει πλατφόρμες χειρουργικής με τη βοήθεια ρομπότ-και έχει επικεντρωθεί σε συστήματα για επεμβάσεις σπονδυλικής στήλης και εγκεφάλου από τότε που απέκτησε τη Mazor Robotics. Έχει σημειώσει πρόοδο στους μαλακούς, κατευθυνόμενους και σχήματος-καθετήρες και όργανα για καρδιακές και ενδαγγειακές θεραπείες.
Στόχος της εταιρείας είναι να αναπτύξει ρομποτικούς καθετήρες που μπορούν να αλλάξουν σχήμα υπό την καθοδήγηση απεικόνισης για να πλοηγηθούν σε περιβάλλοντα καρδιάς που χτυπάει-.
Intuitive Surgical's da Vinci System
Το χειρουργικό σύστημα da Vinci διαθέτει τη δύναμη της μικρογραφίας σε διαφορετική κλίμακα. Ενώ το ίδιο το ρομπότ της Intuitive Surgical είναι μεγάλο, τα όργανά του είναι μικροσκοπικά. Αυτά τα μικρά εργαλεία επιτρέπουν στους χειρουργούς να εκτελούν πολύπλοκες, ελάχιστα επεμβατικές επεμβάσεις με ευκολία, με αποτέλεσμα λιγότερο τραύμα και ταχύτερη ανάρρωση του ασθενούς.
Βιομηχανική και μεταποιητική
Mecademic Meca500
Η Mecademic είπε ότι το Meca500 της είναι ένας από τους μικρότερους και ακριβέστερους βιομηχανικούς βραχίονες ρομπότ έξι-αξόνων στον κόσμο για δοκιμή και επιθεώρηση μικρο-συναρμολόγησης.
Το εργαστήριο MIT Lincoln έχει επιδείξει μια κεφαλή εκτόξευσης μικροπλάσματος τοποθετημένη σε ένα Meca500 για την εκτύπωση ηλεκτρονικών υλικών, απεικονίζοντας πώς οι μικροσκοπικοί βραχίονες επιτρέπουν τη ροή εργασιών-κατασκευής πάγκων στο εργαστήριο. Τα νοσοκομεία και οι πυρήνες απεικόνισης αναπτύσσουν επίσης μονάδες Meca500 για αυτοματοποιημένο χειρισμό δειγμάτων.