Крошечный робот-«жук-носорог» выполняет микроманипуляцию в экстремальных условиях

Крошечный робот-«жук-носорог» выполняет микроманипуляцию в экстремальных условиях
12:00, 11 Мар.

Инженеры разработали крошечного, легкого и беспроводного робота, который может действовать независимо и с ультравысокой точностью во всех направлениях в самых экстремальных условиях. Робот, которого дизайнеры называют «Holonomic Beetle 3» (или HB-3) — так как они были вдохновлены движениями и анатомией жука-носорога — сочетает использование пьезоэлектрических приводов с автономной технологией, что позволяет выполнять задачи микроманипуляций, которые ранее были недоступны роботам.

HB-3 удовлетворяет растущую потребность в различных отраслях промышленности, включая лабораторную автоматизацию, медицинские процедуры и научные исследования, в точной манипуляции в различных масштабах, от манипуляций с наноматериалами и клетками до сборки компонентов чипа, где присутствие человека ограничено или невозможно.

Это особенно необходимо в вакуумных, чистых, сквозняковых и биологически опасных камерах безопасности.

Статья, описывающая конструкцию и возможности робота, была опубликована в журнале Advanced Intelligent Systems 26 января.

В последние годы автономные (беспроводные) роботы нашли практическое применение в различных промышленных секторах, на местах катастроф, в медицинских областях и в экстремальных условиях или в замкнутых пространствах, куда невозможен доступ человека.

Между тем, миниатюризация внутренних электронных компонентов для всех видов устройств также быстро продвигалась, включая разработку микробатарей и микросуперконденсаторов толщиной всего в несколько микрон.

Однако обычные устройства позиционирования упорно оставались громоздкими и тяжелыми по сравнению с этими крошечными деталями, поэтому было много возможностей для улучшения в отношении эффективности использования энергии и пространства.

Даже если приводные цепи и батареи стали крошечными, их диапазон и свобода эксплуатации по-прежнему были сильно ограничены.

Для решения этих проблем были разработаны различные прецизионные приводы — по сути, «мускулы» робота, преобразующие энергию (электрическую, гидравлическую или пневматическую) в движение — для улучшения этих позиционирующих устройств.

Пьезоэлектрические приводы, в частности, показали большие перспективы.

Пьезоэлектрические материалы, такие как кварц в кварцевых часах или синтетическая керамика, такая как PZT (цирконат-титанат свинца), генерируют электрический заряд при воздействии механического напряжения (по сути, толчка или сжатия).

Они также выполняют обратную функцию: деформируются при приложении электрического поля.

Это пьезоэлектрическое свойство позволяет осуществлять сверхтонкие движения, расширяясь или сжимаясь в ответ на очень точно определенные электрические сигналы, часто в нанометровом масштабе.

Однако, несмотря на то, что было разработано множество миниатюрных роботов и захватов, до сих пор не существовало мобильных микроманипуляторов, которые бы интегрировали технологии пьезоэлектрического привода, были бы автономными и непривязанными, а также адаптированными к реальным приложениям.

В основе конструкции HB-3 лежит его компактная, легкая структура — всего 515 граммов и размером всего 10 кубических сантиметров.

Интегрированная схема управления с использованием одноплатного компьютера устраняет проблемы, которые были вызваны кабелями питания в предыдущих исследованиях команды.

HB-3 также оснащен внутренней камерой и выполняет задачи с использованием алгоритмов машинного обучения, которые позволяют ему корректировать свои движения в реальном времени , функция, отсутствовавшая в предыдущих микроманипуляторах.

В ходе тщательного тестирования HB-3 продемонстрировал впечатляющую производительность при выполнении различных задач в ограниченных, изолированных средах с использованием различных инструментов, таких как точный пинцет для захвата и размещения детали чипа или инжектор для нанесения крошечной капли, при этом средняя точность позиционирования составила всего 0,08 мм по оси x и 0,16 мм по оси y, причем 87% задач были признаны успешными.

Инструменты можно гибко преобразовывать в измерительные зонды, паяльники, отвертки и другие точные приборы по требованию и в различных масштабах от метра до нанометра.

«Мы смогли раздвинуть границы миниатюризации, чтобы создать по-настоящему автономное, непривязанное устройство, которое может работать в тесных, опасных пространствах», — сказал Оми Фучиваки, доцент факультета инженерии Национального университета Йокогамы и один из инженеров, стоящих за этой крошечной машиной.

«HB-3 может не только справляться со сложными задачами, но и делать это с непревзойденной точностью».

Тем не менее, команда все еще хочет доработать своего маленького жука.

Они считают, что скорость обработки HB-3, зависящая от процессора Raspberry Pi, может быть улучшена, а время, необходимое роботу для обнаружения объектов, может быть сокращено, возможно, путем выгрузки обнаружения объектов на внешний высокопроизводительный компьютер.

Двигаясь вперед, исследователи также намерены улучшить его скорость и точность, а также изучить интеграцию внутренних камер бокового и верхнего обзора для повышения точности позиционирования по оси z.

Рубрика: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.

 

Подробное исследование и описание мотор-приводов для гидравлических тележек и сопутствующего оборудования для оптимизации работы складов

Мотор-приводы для гидравлических тележек играют важную роль в современном складском хозяйстве и логистических операциях. Эти устройства ...

Что такое квази-кэш по карте Владелец банковской платежной карты (БПК) часто не знает всех комиссий банка. Например, клиент совершив онлайн-перевод, обнаруживает, что с его счета...

Регистрируйся и получай подарки от ООО «Газпром энергосбыт Брянск» Филиал «Брянскэнергосбыт» ООО «Газпром энергосбыт Брянск» запускает акцию «Регистрируйся и получай подарок!» для бытовых абонентов, которые еще не ус...

В женский дресс-код Уимблдона впервые за 146 лет внесли изменения Одно из главных событий в мире большого тенниса - Уимблдонский турнир впервые за 146 лет изменил свой строгий дресс-код. В 2023 г. администрация турн...

Еврокубок. «Вулвз» – «Венеция», «Бешикташ» играет с «Лондон Лайонс» и другие матчи В среду, 15 ноября, в рамках регулярного чемпионата Еврокубка пройдут пять матчей. Литовский клуб «Вулвз» примет итальянскую «Венецию», турецкий «Беш...

Онлайн Покупки Одежды и Экономия Денег с Промокодами

Современные технологии сделали покупки одежды онлайн удобными и доступными. Однако, чтобы еще больше наслаждаться своим шопингом, стоит обратить в...

Проверка Авто на Арест: Важные Шаги для Безопасности и Уверенности

При покупке подержанного автомобиля важно уделять внимание не только его техническому состоянию, но и юридическим аспектам. Один из ключевых момен...

Инновационные смазочные материалы: Эволюция в мире автомобильной и внедорожной техники

Современные технологии не останавливаются на месте, и это касается не только двигателей и систем управления автомобилей, но и смазочных материалов...

Константин Струков и умение принимать профессиональные решения

От горного мастера до миллиардера: трудовая биография Струкова, владельца "Южуралзолота"

История успеха часто начинается с момента упорно...

Дизайн Ванной Комнаты: Творчество и Комфорт в Каждой Детали

1. Введение

Ванная комната – это не просто функциональное пространство, но и уголок для релаксации и творчества. Проектирование...

Время Намаза в Городе Нальчик: Руководство для Верующих

1. Пятикратные Молитвы в Исламе

Молитвы в исламе являются одним из важных аспектов веры. Верующим предписано совершать пятикрат...

Аренда Яхты в Мармарисе Исследуйте Красоты Эгейского Побережья

1. Почему Мармарис?

Мармарис, расположенный на юго-западе Турции, является идеальным местом для аренды яхты и морских приключений:

Бетон, строительные смеси, цемент

Бетон: основные свойства и применение

Бетон - один из основных строительных материалов, широко применяемый в различных отраслях...

Имплантация зубов: восстановление красоты и функциональности улыбки

1. Что такое имплантация зубов?