211service.com
Mikroroboty współpracujące, budują z metalu, szkła i elektroniki
Ktoś zagląda przez drzwi laboratorium Annjoe Wong-Foy w SRI Międzynarodowy może pomyśleć, że jego ekwipunek jest opanowany przez mrówki. Ciemne kształty o szerokości około centymetra poruszają się tam iz powrotem po podwyższonych chodnikach: omijają przeszkody i niosą małe patyki.

Budynek duży: Zespół trzech małych, sterowanych magnetycznie robotów współpracował, aby zbudować tę strukturę z prętów węglowych wielkości wykałaczki.
Bliższe spojrzenie pokazuje, że te zapracowane stworzenia są w rzeczywistości stworzone przez człowieka. Wong-Foy, starszy inżynier ds. badań w SRI, zbudował armię pracowników sterowanych magnetycznie, aby przetestować ideę, że mikroroboty mogą być lepszym sposobem montażu komponentów elektronicznych lub budowania innych małych konstrukcji.
Robotycy Wong-Foy udowodnili już, że potrafią budować wieże o długości 30 centymetrów z prętów węglowych i innych platform zdolnych utrzymać kilogram wagi. Roboty mogą pracować ze szkłem, metalem, drewnem i elementami elektronicznymi. W jednym z pokazów wykonali konstrukcję kratownicy węglowej z połączonymi przewodami i kolorowymi diodami LED, aby służyć jako choinka w laboratorium.
Możemy po niskich kosztach skalować do znacznie większej liczby robotów, mówi Wong-Foy, który uważa, że jego system może rozwinąć się w nowe podejście do produkcji. Wiele elementów elektronicznych jest odpowiednich rozmiarów, aby mogły być obsługiwane przez jego mikroroboty, a ich zespoły mogą okazać się dobrym sposobem na umieszczenie ich na płytkach drukowanych.
SRI chce stworzyć wersję systemu mikrorobotów, która mogłaby zostać sprzedana innym laboratoriom badawczym i firmom do eksperymentowania. Zademonstrowaliśmy podstawową platformę i teraz zastanawiamy się, jak możemy przenieść się z laboratorium jako platformę badawczą – mówi Rich Mahoney, dyrektor ds. robotyki w SRI. Powinieneś być w stanie kupić to na półce.
Mikropracownicy SRI są nieskomplikowani: po prostu małe platformy magnetyczne z prostymi drucianymi ramionami na górze. Mogą się poruszać tylko po umieszczeniu na powierzchni z określonym układem obwodów elektrycznych wewnątrz. Przesyłanie prądu przez cewki znajdujące się pod spodem wywiera siłę na magnesy i steruje robotami. Wong-Foy napisał do tego oprogramowanie i wykorzystał je do stworzenia choreografii ruchu ponad 1000 maleńkich robotów w złożonym układzie krążenia. To pokazuje, że powinno być możliwe, aby pracowali w dużych zespołach, mówi.
Ramiona druciane robotów nie są w stanie poruszać się samodzielnie. Ale tworzenie zespołów robotów z różnymi rodzajami ramion umożliwia wykonywanie złożonej pracy.
Budowa konstrukcji kratownicy wymaga trzech rodzajów pracowników. Jeden obsługuje rodzaj dozownika wykałaczek, popychając dźwignię, aby uwolnić pręt węglowy wielkości wykałaczki. Inny robot zanurza ramiona w rynnie z wodą, aby umieścić krople na końcach ramion, a następnie wykorzystuje napięcie powierzchniowe, aby podnieść wędkę. Trzeci robot odwiedza stanowisko kleju, zanurzając ramiona, a następnie nakłada klej na konstruowaną konstrukcję. Wreszcie robot, który podniósł pręt, wciska go na miejsce i czeka na włączenie światła ultrafioletowego, aby utwardzić klej. Następnie może się wycofać, aby podnieść nową wędkę.
Oprogramowanie sterujące robotami może również przesuwać platformę, na której siedzą. Przesuwa platformę za każdym razem, gdy nowa warstwa jest gotowa, dzięki czemu przestrzeń robocza robota pozostaje taka sama, jak rośnie struktura, którą budują.
Podobnie jak technologia druku 3D, mikroroboty obiecują być bardziej wydajnym sposobem wytwarzania złożonych obiektów w małych ilościach niż konwencjonalna technologia produkcji masowej, mówi Mahoney. Dzieje się tak częściowo dlatego, że mikroroboty można przeprogramować do wykonywania zupełnie nowych zadań, a częściowo dlatego, że są niedrogie. Czasami nazywamy to manipulacją megahercową, mówi. Możemy myśleć o manipulacji w tempie, do którego jesteśmy przyzwyczajeni w przetwarzaniu informacji.
Jednym z możliwych zastosowań jest pomoc w produkcji płytek drukowanych w małych partiach do prototypowania nowych urządzeń elektronicznych. Hobbyści i małe firmy pracujące na sprzęcie elektronicznym produkują dziś niewiele prototypowych płytek drukowanych ze względu na czas potrzebny na ich ręczny montaż oraz koszty i opóźnienia związane z opłaceniem małych serii w dedykowanych zakładach.
Wong-Foy uważa również, że jego podejście może być przydatne do montażu urządzeń, które łączą komponenty elektroniczne i optyczne, na przykład do łączenia z kablami światłowodowymi. Ponieważ elementy krzemowe i optyczne nie mogą być przetwarzane na tym samym etapie, przemysł ten często wykorzystuje montaż ręczny w celu ich złożenia. W dziedzinie elektroniki optycznej ludzie nie znaleźli dobrego sposobu na zintegrowanie laserów na fosforku indu z komponentami krzemowymi, mówi Wong-Foy. Skala tych rzeczy to rozmiar prętów węglowych, których tutaj używamy.