Miniaturizace v robotice zahrnuje zmenšení velikosti robotů a jejich součástí při současném zvýšení jejich výkonu. Jde o to, aby senzory, počítače, správa napájení a akční členy byly štíhlejší, aniž by došlo ke ztrátě přesnosti nebo spolehlivosti.
Tyto nové stroje mohou provádět úkoly na místech, která jsou příliš malá na to, aby na ně dosáhly větší stroje nebo lidé, takže jsou optimální pro továrny, nemocnice a doly.
Výhody kompaktních robotických systémů
Posun směrem k miniaturizaci nabízí významné výhody, a proto je vyvíjen a používán v mnoha vědeckých a průmyslových oborech.
Zvýšená rychlost a přesnost
Menší komponenty jsou přirozeně lehčí. Tato snížená hmotnost umožňuje mnohem rychlejší zrychlení a zpomalení.
Když jsou vůle, ohyb a vůle minimalizovány u menších měřítek, přesnost se zvyšuje. V mikro-montáži nebo kontrole to znamená přesnější sledování trasy, kratší cykly a menší překmity.
Vyšší efektivita a nižší náklady
Menší balení obvykle spotřebovávají méně energie a používají méně materiálů, což snižuje výrobní a provozní náklady. Podniky, které chtějí rozšířit automatizaci, považují kompaktní roboty za dostupné a udržitelné řešení, které může ušetřit cennou podlahovou plochu v továrnách, laboratořích, skladech a dalších zařízeních.
Větší dostupnost a mobilita
Kompaktní roboty se dostanou do míst, kam se větší stroje nedostanou. Inspekční drony v kleci se bez problémů protlačí potrubím, nádrží a nádobami.
Laboratoře a dopravní oddělení používají k zobrazování mostů a stísněných{1}}prostorů-chráněná neposádková letadla (UAV) v klecích, kde je GPS odepřeno a vstup člověka by byl pomalý nebo nebezpečný. Miniaturní pozemní roboti a vrhací-boti podobně prozkoumávají těsné interiéry, než je lidé následují.
Technologie za miniaturizací v robotice
Tento posun směrem k menším robotům je postaven na desetiletích pokroku v mikro-inženýrství. Klíčové elektronické komponenty umožnily dnešní kompaktní roboty.
Pokroky v MEMS
Mikro-elektro{1}}mechanické systémy (MEMS) umožňují, aby se snímání váhy na čipu a ovládání stalo rutinou. Integrují drobné mechanické prvky, senzory a elektroniku do jediného křemíkového čipu, který funguje jako „oči a uši“ malých robotů.
Protože jsou malé a energeticky-účinné, jsou MEMS vhodné pro autonomní systémy. Univerzitní programy nastiňují, jak MEMS nyní pokrývá inerciální snímání, monitorování prostředí, mikrofluidiku a dokonce i řízení světla -, to vše ve velikostech a nákladech, které se vejdou do miniaturních robotů.
Role mikrokontroléru
Řídicím systémem je mozek a u miniaturních robotů je to mikrokontrolér. Mikrokontrolér je kompletní výpočetní systém na jediném integrovaném obvodu, který obsahuje procesor, paměť a vstupní/výstupní periferie. Je schopen běžet jako jedna jednotka pro zpracování signálu-v reálném čase, což je životně důležité pro úkoly, jako je balancování nebo navigace přes překážky.
Tento koncept se rozšiřuje i na měkkou robotiku. Měkké struktury se přizpůsobí povrchu, rozdělují napětí na větší objem a účinně snižují rázovou sílu. Takové strategie jsou přitažlivé pro navrhování a konstrukci systémů pro manipulaci s řadou křehkých nebo nepravidelně tvarovaných předmětů nebo pro provoz kolem lidí. Cílem je vytvořit bioinspirované roboty, které umožňují adaptivní a flexibilní interakce s nepředvídatelnými prostředími.
Miniaturizační aplikace ve skutečném-světě
Nastaly vzrušující časy a několik společností vede cestu se svými vlastními verzemi výkonných, kompaktních robotů. Zde je několik příkladů.
Lékařské a zdravotnické aplikace
Chirurgičtí roboti Medtronic
Společnost Medtronic vyvíjí platformy-pro roboty asistované chirurgie a od koupě společnosti Mazor Robotics se zaměřuje na systémy pro procedury páteře a mozku. Dosáhla pokroku v oblasti měkkých, řiditelných a tvarově tvarovaných-katétrů a nástrojů pro srdeční a endovaskulární léčbu.
Cílem společnosti je vyvinout robotické katétry, které dokážou pod zobrazovacím vedením měnit tvar, aby se pohybovaly v prostředí bijícího-srdce.
Systém da Vinci společnosti Intuitive Surgical
Chirurgický systém da Vinci se vyznačuje silou miniaturizace v jiném měřítku. Zatímco samotný robot Intuitive Surgical je velký, jeho nástroje jsou malé. Tyto malé nástroje umožňují chirurgům snadno provádět složité, minimálně invazivní postupy, což vede k menšímu traumatu a rychlejšímu zotavení pacienta.
Průmyslová a výrobní
Mecademic Meca500
Společnost Mecademic uvedla, že její Meca500 je jedním z nejmenších a nejpřesnějších šesti-průmyslových robotických ramen na světě pro mikro-testování a kontrolu sestav.
MIT Lincoln Laboratory předvedla mikroplazmovou naprašovací hlavu namontovanou na Meca500 pro tisk elektronických materiálů, což ilustruje, jak malá ramena umožňují laboratorní-výrobní pracovní postupy. Nemocnice a zobrazovací jádra také používají jednotky Meca500 pro automatizovanou manipulaci se vzorky.