Miniaturizacija v robotiki vključuje zmanjšanje velikosti robotov in njihovih komponent ob hkratnem povečanju njihove moči. Gre za umestitev senzorjev, računalnikov, upravljanja porabe energije in aktuatorjev v manjše prostore brez žrtvovanja natančnosti ali zanesljivosti.
Ti novi stroji lahko opravljajo naloge na mestih, ki so premajhna, da bi jih dosegli večji stroji ali ljudje, zaradi česar so optimalni za tovarne, bolnišnice in rudnike.
Prednosti kompaktnih robotskih sistemov
Premik k miniaturizaciji ponuja pomembne prednosti, zato se razvija in uporablja na številnih znanstvenih in industrijskih področjih.
Izboljšana hitrost in natančnost
Manjše komponente so seveda lažje. Ta zmanjšana masa omogoča veliko hitrejše pospeševanje in zaviranje.
Ko so razmiki, upogib in zračnost minimizirani pri manjših merilih, se natančnost poveča. Pri mikro-sestavljanju ali pregledu to pomeni tesnejše sledenje poti, krajše cikle in manj prekoračitev.
Izboljšana učinkovitost in nižji stroški
Manjši paketi običajno porabijo manj energije in porabijo manj materialov, kar zmanjša proizvodne in operativne stroške. Podjetja, ki želijo razširiti avtomatizacijo, vidijo kompaktne robote kot cenovno dostopno in trajnostno rešitev, ki lahko prihrani dragoceno površino v tovarnah, laboratorijih, skladiščih in drugih objektih.
Večja dostopnost in mobilnost
Kompaktni roboti lahko dosežejo mesta, kamor večji stroji ne morejo. Inšpekcijski droni v kletkah se brez težav prebijajo skozi kanale, rezervoarje in posode.
Laboratoriji in transportni oddelki so uporabljali-zaščitena zračna vozila brez posadke (UAV) za mostove in slikanje zaprtega-prostora, kjer je GPS zavrnjen in bi bil vstop ljudi počasen ali nevaren. Miniaturni zemeljski roboti in meta-boti podobno preiščejo tesno notranjost, preden jim ljudje sledijo.
Tehnologija za miniaturizacijo v robotiki
Ta premik k manjšim robotom je zgrajen na desetletjih napredka inženiringa v mikro{0}}razmerju. Ključne elektronske komponente so omogočile današnje kompaktne robote.
Napredek v MEMS
Mikro-elektro-mehanski sistemi (MEMS) omogočajo, da zaznavanje-kapnine in aktiviranje postane rutina. Drobne mehanske elemente, senzorje in elektroniko integrirajo na en sam silikonski čip, ki deluje kot "oči in ušesa" majhnih robotov.
Ker so majhni in energetsko-učinkoviti, so MEMS primerni za avtonomne sisteme. Univerzitetni programi opisujejo, kako MEMS zdaj pokriva inercialno zaznavanje, spremljanje okolja, mikrofluidiko in celo svetlobno krmiljenje -, vse v velikostih in stroških, ki ustrezajo miniaturnim botom.
Vloga mikrokontrolerja
Krmilni sistem so možgani, pri miniaturnih robotih pa je to mikrokrmilnik. Mikrokrmilnik je popoln računalniški sistem na enem integriranem vezju, ki vsebuje procesor, pomnilnik in vhodno/izhodno periferijo. Lahko deluje kot ena enota za-obdelavo signalov v realnem času, kar je bistvenega pomena za naloge, kot je uravnoteženje ali navigacija čez ovire.
Ta koncept se razširi na mehko robotiko. Mehke strukture se prilagajajo površinam, porazdelijo napetost na večji volumen in učinkovito zmanjšajo udarno silo. Takšne strategije so privlačne za načrtovanje in konstruiranje sistemov za rokovanje z vrsto krhkih ali nepravilno oblikovanih predmetov ali za delovanje v bližini ljudi. Cilj je ustvariti bioinspirirane robote, ki omogočajo prilagodljive in prožne interakcije z nepredvidljivimi okolji.
Aplikacije-za miniaturizacijo v resničnem svetu
Razburljivi časi so tu in več podjetij je vodilno s svojimi različicami zmogljivih, kompaktnih robotov. Tukaj je nekaj primerov.
Medicinske in zdravstvene aplikacije
Medtronicovi kirurški roboti
Medtronic razvija robot{0}}operativne platforme in se osredotoča na sisteme za posege na hrbtenici in možganih, odkar je kupil Mazor Robotics. Dosegel je napredek pri mehkih, vodljivih in oblik-katetrih ter instrumentih za srčno in endovaskularno zdravljenje.
Cilj podjetja je razviti robotske katetre, ki lahko spreminjajo obliko pod vodenjem slikanja za navigacijo v okoljih-bijejočega srca.
Intuitivni kirurški sistem da Vinci
Kirurški sistem da Vinci ima moč miniaturizacije v drugem obsegu. Čeprav je sam robot podjetja Intuitive Surgical velik, so njegovi instrumenti majhni. Ta majhna orodja omogočajo kirurgom, da z lahkoto izvajajo zapletene, minimalno invazivne posege, kar povzroči manj travm in hitrejše okrevanje pacienta.
Industrijski in proizvodni
Mecademic Meca500
Mecademic je dejal, da je njegov Meca500 ena najmanjših in najbolj natančnih šest{1}}osnih industrijskih robotskih rok za mikro-testiranje in pregledovanje sestav.
Laboratorij MIT Lincoln je prikazal glavo za mikroplazemsko razprševanje, nameščeno na Meca500 za tiskanje elektronskih materialov, s čimer ponazarja, kako majhne roke omogočajo delovne tokove izdelave laboratorij-miz. Bolnišnice in centri za slikanje uporabljajo tudi enote Meca500 za avtomatizirano ravnanje z vzorci.