Robotinės blusos pradeda veikti

Sukurta autonominė robotinė blusa, kuri, be abejonės, yra mažiausia pasaulyje guminė juosta, gali šokinėti beveik 30 kartų už savo ūgį.

Pakilimas: Mažyčiai mikro elektromechaninių sistemų (MEMS) varikliai ištempia nedidelę devynių mikronų storio, dviejų milimetrų ilgio guminę juostą, kad mikrobotas galėtų katapultuotis oru kaip blusa.

Tokių robotų spiečius ilgainiui būtų galima panaudoti kuriant paskirstytų jutiklių tinklus, skirtus cheminėms medžiagoms aptikti arba kariniams stebėjimo tikslams. Sara Bergbreiter , elektros inžinierius iš Kalifornijos universiteto Berklyje, sukūręs robotus.

Idėja ta, kad ištempus vos devynių mikronų storio silikoninę guminę juostą, šie mikrorobotiniai prietaisai gali judėti katapultuodami į orą. Ankstyvieji bandymai rodo, kad saulės energija varomi robotai gali sukaupti pakankamai energijos, kad 7 milimetrų robotas iššoktų į 200 milimetrų aukštį.

Šis blusas primenantis balistinis šokinėjimas leistų šiems jutikliams būti mobiliems, įveikti gana didelius atstumus ir įveikti kliūtis, kurios paprastai būtų didelė mikrometro dydžio robotų problema, sako Bergbreiteris.

Tokie jutikliai gali būti išsklaidyti iš plokštumos, bet gali nusileisti ne pačiose idealiausiose padėtyse, todėl juos mobilius galima būtų pakeisti, jei ir kiek atsitiktinai. Paskirstyti jutikliai apskritai suteikia jums didelį vaizdą, sako Bergbreiteris. Taip yra todėl, kad jie gali užtikrinti išsamesnę skiriamąją gebą didesniame plote, palyginti su tradiciniais nepaskirstytais jutimo būdais.

Naudojant miniatiūrinius robotus, šokinėjimas yra geras pasirinkimas, jei bandote judėti nelygiu reljefu, sako Metin Sitti , Pitsburgo Carnegie Mellon universiteto Robotikos instituto nanorobotikos laboratorijos docentas. Esant tokiam dydžiui, svarbiausias klausimas yra galia, todėl tai yra geras pasirinkimas kaupti energiją, sako jis.

Įspūdingi vabzdžių, pavyzdžiui, blusų, šokinėjimo įgūdžiai atsiranda dėl jų gebėjimo kaupti energiją elastomeriniame baltyme, vadinamame resilinu. Tai leidžia jiems sukaupti daug energijos, o paskui ją labai staigiai paleisti kaip judesį. Tačiau nors vabzdžiai kaupia energiją suspausdami elastomerą, Bergbreiteris pasirinko sistemą, kuri ją ištempia.

Dirbti su Kris Pister kaip dalis „Berkeley Smart Dust“ projektas , kuris buvo sukurtas siekiant sukurti paskirstytų jutiklių tinklus, galinčius bendrauti dideliais atstumais naudojant tinklinius tinklus, Bergbreiter siekė suteikti tokio tipo jutikliams naudingą mobilumą. Ji sukūrė nedidelį saulės elementų masyvą, kad maitintų įrenginį, mikrovaldiklį, kuris valdytų jo elgesį, ir mikro elektromechaninių sistemų (MEMS) variklių seriją ant silicio pagrindo. Pastarieji buvo naudojami kaip reketo mechanizmo, vadinamo inchworm varikliais, dalis, kurie ištraukia du kabliukus, kad ištemptų guminę juostą.

Bergbreiteris, bendradarbiaudamas su „Smart Dust Project“, sukūrė guminę juostą iš plono silikono lakšto, naudodamas labai smulkų infraraudonųjų spindulių lazerį, išpjaudamas vos devynių mikronų storio ir dviejų milimetrų ilgio apskritą juostelę. Tada jis buvo pritvirtintas prie roboto tempimo mechanizmo, naudojant tik porą itin tikslių pincetų, stereoskopinį mikroskopą ir tvirtą ranką. Tai buvo šiek tiek panašu į vaikišką žaidimą „Operation“, tik sunkiau, sako Bergbreiteris.

Norėdamas išbandyti roboto prototipą, Bergbreiteris jį sujungė taip, kad botas iš tikrųjų nešoktų, o jo kojos padėtis spardyti objektą. Tai leido jai apskaičiuoti išleidžiamą energiją. Kol kas Bergbreiteris tik iš dalies bandė ištempti guminę juostą, o tai 10 miligramų robotui leistų pasiekti apie 12 milimetrų šuolį. Tačiau ji teigia, kad remiantis šio bandymo rezultatais, per visą ruožą būtų galima pasiekti 200 milimetrų aukščio šuolius, o horizontaliai jie padengtų maždaug dvigubai daugiau žemės. Rezultatai bus pristatyti kitą savaitę Tarptautinėje robotikos ir automatikos konferencijoje Romoje, Italijoje.

Dabartinis septynių milimetrų ilgio prototipas vis dar yra daug didesnis nei blusa. Tačiau Bergbreiteris nori sumažinti robotą iki maždaug vieno milimetro arba blusos dydžio. Be to, jai vis tiek reikia pridėti mažytį fotovoltinį saulės elementą, kuris buvo pagamintas atskirai. Kitas žingsnis – visa tai sujungti, sako ji.

Vienas iš robotų gamybos vabzdžių mastu pranašumų yra tas, kad galima sukurti labai didelius kilimo greičius. Štai kodėl vabzdžiai gali pasiekti tokius palyginti didžiulius šuolius. Kai objekto tūris mažėja, jo masė mažėja daug greičiau, o tai savo ruožtu leidžia didelius pagreičius.

Tačiau yra kompromisas. Vilkimas didėja, kai mažėjate, sako Bergbreiteris. Taigi gudrybė yra užtikrinti, kad robotų dydis būtų pakankamai naudingas pagreitėjimo požiūriu, kad būtų didesnis už bet kokio papildomo pasipriešinimo išlaidas.

Tačiau šiam judesiui sukurti vis tiek reikia daugiau energijos, nei robotas sugeba iš savo aplinkos per savo saulės elementus. Taip dažnai nutinka su autonominiais robotais, todėl reikia kaupti energiją, sako Chrisas Melhuishas , robotikos profesorius ir Bristolio universiteto bei Vakarų Anglijos universiteto Bristolio robotikos laboratorijos direktorius JK.

Tikėtina, kad vienintelis būdas įveikti tokius gana didelius atstumus yra skrydis. Tačiau skrydis prideda visiškai naujų iššūkių, sako Bergbreiteris. Norint išskleisti sparnus arba varyti sraigtą, reikia labai galingų variklių, o atsižvelgiant į vėjo poveikį tokiems mažiems objektams, kyla didelių valdymo problemų. Kita vertus, šokinėjimas leistų robotams nuvažiuoti daug didesnius atstumus be didžiulių galios reikalavimų.

paslėpti