Minijaturizacija u robotici uključuje smanjenje veličine robota i njihovih komponenti uz povećanje njihove snage. Radi se o stavljanju senzora, računara, upravljanja napajanjem i aktuatora u manje površine bez žrtvovanja preciznosti ili pouzdanosti.
Ove nove mašine mogu obavljati zadatke na mjestima koja su premala za veće mašine ili ljudi, što ih čini optimalnim za fabrike, bolnice i rudnike.
Prednosti kompaktnih robotskih sistema
Pomak ka minijaturizaciji nudi značajne prednosti, zbog čega se razvija i koristi u mnogim naučnim i industrijskim oblastima.
Povećana brzina i preciznost
Manje komponente su prirodno lakše. Ova smanjena masa omogućava mnogo brže ubrzanje i usporavanje.
Kada su razmaci, savijanje i zazor minimizirani na manjim razmjerima, preciznost se povećava. U mikro-sastavljanju ili inspekciji, to znači uže praćenje putanje, kraće cikluse i manje prekoračenja.
Poboljšana efikasnost i niži troškovi
Manji paketi obično troše manje energije i koriste manje materijala, smanjujući proizvodne i operativne troškove. Kompanije koje žele povećati automatizaciju gledaju na kompaktne robote kao na pristupačno i održivo rješenje koje može uštedjeti vrijedan podni prostor u tvornicama, laboratorijama, skladištima i drugim objektima.
Veća dostupnost i mobilnost
Kompaktni roboti mogu doći do mjesta gdje veće mašine ne mogu. Inspekcijski dronovi u kavezima provlače se kroz kanale, rezervoare i posude bez problema.
Laboratoriji i odjeli za transport su koristili-zaštićene letjelice bez posade (UAV) za snimanje mostova i ograničenog{1}}prostora, gdje je GPS odbijen i ljudski ulazak bi bio spor ili opasan. Minijaturni zemaljski roboti i bacački-botovi na sličan način izviđaju uske interijere prije nego što ih ljudi prate.
Tehnologija koja stoji iza minijaturizacije u robotici
Ovaj pomak ka manjim robotima izgrađen je na decenijama napretka u mikro-inženjeringu. Ključne elektronske komponente omogućile su današnje kompaktne robote.
Napredak u MEMS-u
Mikro-elektro-mehanički sistemi (MEMS) omogućavaju da detektovanje-razmjera čipa i aktiviranje postanu rutinski. Oni integriraju sićušne mehaničke elemente, senzore i elektroniku na jedan silikonski čip, koji funkcionira kao "oči i uši" malih robota.
Budući da su mali i energetski{0}}efikasni, MEMS su pogodni za autonomne sisteme. Univerzitetski programi opisuju kako MEMS sada pokriva inercijsku senzoriku, praćenje okoline, mikrofluidiku, pa čak i lagano upravljanje -, sve u veličinama i troškovima koji se uklapaju u minijaturne botove.
Uloga mikrokontrolera
Upravljački sistem je mozak, au minijaturnim robotima ovo je mikrokontroler. Mikrokontroler je kompletan računarski sistem na jednom integrisanom kolu koji sadrži procesor, memoriju i periferne uređaje za ulaz/izlaz. Može raditi kao jedna jedinica za obradu signala-u realnom vremenu, što je od vitalnog značaja za zadatke poput balansiranja ili navigacije preprekama.
Ovaj koncept se proširuje i na meku robotiku. Meke strukture se prilagođavaju površinama, raspoređujući napon na veću zapreminu i efikasno smanjujući silu udara. Takve strategije su privlačne za projektovanje i izgradnju sistema za rukovanje nizom krhkih ili nepravilnog oblika objekata ili za rad oko ljudi. Cilj je stvoriti bioinspirirane robote koji omogućavaju prilagodljive i fleksibilne interakcije s nepredvidivim okruženjima.
Real-aplikacije za minijaturizaciju
Došla su uzbudljiva vremena, a nekoliko kompanija prednjači sa svojim vlastitim verzijama moćnih, kompaktnih robota. Evo nekoliko primjera.
Medicinske i zdravstvene aplikacije
Medtronic-ovi hirurški roboti
Medtronic razvija platforme za operacije uz pomoć robota{0}} i fokusirao se na sisteme za procedure za kičmu i mozak otkako je kupio Mazor Robotics. Postigla je napredak u mekim, upravljivim i oblikovnim-kateterima i instrumentima za srčane i endovaskularne tretmane.
Cilj kompanije je razviti robotske katetere koji mogu mijenjati oblik pod uputama za snimanje kako bi se kretali u okruženjima koja kucaju{0}}srca.
Intuitivni hirurški da Vinci sistem
Da Vinci hirurški sistem karakteriše moć minijaturizacije u različitim razmerama. Dok je sam robot Intuitive Surgical velik, njegovi instrumenti su sićušni. Ovi mali alati omogućavaju kirurzima da s lakoćom izvode složene, minimalno invazivne procedure, što rezultira manje traume i bržim oporavkom pacijenta.
Industrija i proizvodnja
Mecademic Meca500
Mecademic je rekao da je njegov Meca500 jedna od najmanjih i najpreciznijih šest-osni industrijskih robotskih ruku na svijetu za mikro{2}}testiranje i inspekciju.
Laboratorija MIT Lincoln demonstrirala je glavu za raspršivanje mikroplazme postavljenu na Meca500 za štampanje elektronskih materijala, ilustrujući kako male ručice omogućavaju radni tok izrade laboratorijskih{1}}stola. Bolnice i jezgra za snimanje također koriste Meca500 jedinice za automatizirano rukovanje uzorcima.