Mikrorobot

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 1 januari 2016; kontroller kräver 15 redigeringar .

Mikrorobotar (eller mikrobotar) är området för mikrorobotik, i synnerhet designen av mobila robotar med karakteristiska dimensioner mindre än 1 mm. Detta namn kan också användas för robotar som kan hantera komponenter i mikrometerstorlek.

Historik

Tillkomsten av mikrorobotar möjliggjordes av skapandet av mikrokontroller under det sista decenniet av 1900-talet och utvecklingen av mekaniska miniatyrsystem baserade på kisel (MEMS), även om många mikrorobotar inte använder kisel för mekaniska delar, förutom för sensorer. Den första forskningen och konceptuella designen av sådana små robotar utfördes i början av 1970-talet vid den (då) hemliga forskningen för de amerikanska underrättelsetjänsterna .

Praktiska tillämpningar vid den tiden inkluderade frigivning av krigsfångar och radio- och radiounderrättelseuppdrag. Det underliggande tekniska stödet för miniatyrisering var inte tillräckligt utvecklat vid den tiden, med tidiga beräkningar och konceptet med tekniska krav i utvecklingen av prototyper fanns inga tydliga framsteg.

Utvecklingen av trådlösa anslutningar , särskilt Wi-Fi (dvs i hemnätverk) har avsevärt ökat bandbredden för mikrobotar, och därför deras förmåga att interagera med andra mikrobotar för att utföra mer komplexa uppgifter. I själva verket har en hel del nyare forskning fokuserat på kommunikation mellan mikrobotar, inklusive gruppkommunikation av 1024 robotar vid Harvard University som kan sättas samman till konstruktioner av olika former; och tillverkning av mikrorobotar från SRI International för Defense Advanced Research Development Agency (DRA) programmet "Mini-enterprise: managing advanced research programs on a large scale", som kan skapa en struktur som kombinerar lätt vikt och hög styrka.

År 2020 uppfanns xenobots - mikrorobotar byggda av biologiska vävnader i fullständig frånvaro av metall och elektronik. Den biologiska nedbrytbarheten och biokompatibiliteten hos xenobots, såväl som frånvaron av kraftkällor i dem, gjorde det möjligt att undvika några av de tekniska och naturliga begränsningarna hos traditionella mikrorobotar.

Utvecklingsfrågor

Medan prefixet "mikro" har använts subjektivt för att betyda "liten", undviker standardiseringen av längdskalor förvirring. Således kommer nanorobotar att ha karakteristiska dimensioner på eller under 1 mikrometer, eller kan manipulera komponenter i intervallet 1 till 1000 nm. En mikrorobot skulle ha karaktäristiska dimensioner på mindre än 1 mm, en millirobot skulle ha en storlek på mindre än en cm, en minirobot skulle vara mindre än 10 cm (4 tum), och en liten robot skulle märkas med en storlek på mindre än 100 cm (39 tum).

På grund av den lilla storleken på mikrorobotar är de potentiellt mycket billiga att bygga, och de kan användas i stort antal ( många robotar ) för att studera miljöer som är för små eller för farliga för människor eller stora robotar. Det förväntas att användningen av mikrorobotar kommer att vara användbar i aktiviteter som att söka efter överlevande i förstörda byggnader efter jordbävningar, eller, för medicinska ändamål, för att studera matsmältningskanalen. Vad mikrorobotar saknar i styrka eller processorkraft kan de kompensera för i stort antal.

En av de stora utmaningarna med att utveckla mikrorobotar är att uppnå driftbarhet med en begränsad strömförsörjning . Mikrorobotar kan använda en batterikälla med låg specifik vikt, såsom en miniatyr myntcell, eller använda miljöenergi i form av vibrationer eller ljusenergi. Mikrorobotar använder för närvarande också biologiska motorer som kraftkällor, såsom Serratia marcescens flagellära motorproteiner som drar kemisk energi från den omgivande biologiska vätskan för att driva en automatiserad enhet. Dessa biorobotar kan styras direkt av stimuli som kemotaxi eller galvanotaxi med flera tillgängliga kontrollscheman. Ett populärt alternativ till batterier ombord är att driva robotar med externt inducerad kraft. Exempel inkluderar användningen av elektromagnetiska fält, ultraljud och ljus för att aktivera och styra mikrorobotar.

Anteckningar

Länkar

  1. " Mikrorobotisk balett ". Duke University . 2008. Hämtad 2014-08-24.
  2. Hauert, Sabine (2014-08-14). "Tusenrobotars svärm sätter ihop sig till former" . Ars Technica . Hämtad 2014-08-24.
  3. Misra, Ria (2014-04-22). "Denna svärm av insektsinspirerade mikrobotar är oroväckande smart" . io9. Hämtad 2014-08-24.
  4. Temple, James (2014-04-16). "SRI avtäcker små robotar redo att bygga stora saker"  re/code . Hämtad 2014-08-24.
  5. "Fjärrdrivna självgående partiklar och mikropumpar baserade på miniatyrdioder" .