Mikrorobot

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. ledna 2016; kontroly vyžadují 15 úprav .

Mikroroboti (neboli mikroboti) je obor mikrorobotiky, zejména konstrukce mobilních robotů s charakteristickými rozměry menšími než 1 mm. Tento název lze použít i pro roboty schopné manipulovat se součástkami o velikosti mikrometru.

Historie

Nástup mikrorobotů byl umožněn vytvořením mikrokontrolérů v posledním desetiletí 20. století a vývojem miniaturních mechanických systémů na bázi křemíku (MEMS), ačkoli mnoho mikrorobotů nepoužívá křemík pro mechanické části, s výjimkou senzorů. První výzkum a koncepční návrh takových malých robotů byl proveden na počátku 70. let v (tehdejším) tajném výzkumu pro americké zpravodajské agentury .

Praktické aplikace v té době zahrnovaly propouštění válečných zajatců a rozhlasové a rozhlasové zpravodajské mise. Základní technická podpora miniaturizace nebyla v té době dostatečně rozvinutá, s ranými výpočty a koncepcí technických požadavků při vývoji prototypů nedošlo k jasnému pokroku.

Rozvoj bezdrátových připojení , zejména Wi-Fi (tj. v domácích sítích) značně zvýšil šířku pásma mikrobotů, a tím i jejich schopnost interagovat s jinými mikroboty při provádění složitějších úkolů. Mnoho nedávných výzkumů se skutečně zaměřilo na komunikaci mezi mikroboty, včetně skupinové komunikace 1024 robotů na Harvardské univerzitě , kteří se mohou skládat do návrhů různých tvarů; a výrobu mikrorobotů od SRI International pro program Agentury pro rozvoj obranného pokročilého výzkumu (DRA) „Mini-podnik: řízení pokročilých výzkumných programů ve velkém měřítku“, který dokáže vytvořit strukturu, která kombinuje nízkou hmotnost a vysokou pevnost.

V roce 2020 byli vynalezeni xenoboti – mikroroboti vybudovaní z biologických tkání v naprosté absenci kovu a elektroniky. Biologická rozložitelnost a biokompatibilita xenobotů, stejně jako absence zdrojů energie v nich, umožnily vyhnout se některým technologickým a přírodním omezením tradičních mikrorobotů.

Vývojové problémy

Zatímco předpona „mikro“ byla subjektivně používána ve významu „malý“, standardizace délkových měřítek se vyhýbá zmatkům. Nanoroboti tak budou mít charakteristické rozměry 1 mikrometr nebo méně, nebo by mohli manipulovat se součástkami v rozsahu 1 až 1000 nm. Mikrorobot by měl charakteristické rozměry menší než 1 mm, milirobot by měl velikost menší než cm, minirobot by byl menší než 10 cm (4 palce) a malý robot by byl označen jako robot o velikosti menší. než 100 cm (39 palců).

Vzhledem k malé velikosti mikrorobotů je jejich výroba potenciálně velmi levná a lze je použít ve velkém počtu ( spousta robotů ) ke studiu prostředí, která jsou příliš malá nebo příliš nebezpečná pro lidi nebo velké roboty. Očekává se, že využití mikrorobotů bude užitečné při činnostech, jako je hledání přeživších ve zničených budovách po zemětřesení nebo pro lékařské účely při studiu trávicího traktu. To, co mikrorobotům chybí síla nebo výpočetní výkon, dokážou ve velkém množství nahradit.

Jednou z hlavních výzev při vývoji mikrorobotů je dosažení provozuschopnosti s omezeným napájením . Mikroroboty mohou využívat bateriový zdroj s nízkou specifickou hmotností, jako je miniaturní knoflíkový článek, nebo využívat energii prostředí ve formě vibrací nebo světelné energie. Mikroroboti také v současné době používají biologické motory jako zdroje energie, jako jsou bičíkové motorové proteiny Serratia marcescens, které přitahují chemickou energii z okolní biologické tekutiny k pohonu automatizovaného zařízení. Tito bioroboti mohou být přímo řízeni stimuly, jako je chemotaxe nebo galvanotaxe s více dostupnými kontrolními schématy. Oblíbenou alternativou k bateriím na palubě je napájení robotů pomocí externě indukované energie. Příklady zahrnují použití elektromagnetických polí, ultrazvuku a světla k aktivaci a ovládání mikrorobotů.

Poznámky

Odkazy

  1. " Mikrorobotický balet ". Duke University . 2008. Staženo 24.08.2014.
  2. Hauert, Sabine (2014-08-14). "Roj tisíců robotů se skládá do tvarů .  " Ars Technica . Získáno 24. 8. 2014.
  3. Misra, Ria (22. 4. 2014). „Tento roj hmyzem inspirovaných mikrobotů je znepokojivě chytrý“ . io9. Získáno 24. 8. 2014.
  4. Temple, James (2014-04-16). „SRI odhaluje malé roboty připravené stavět velké věci“  re/code . Získáno 24. 8. 2014.
  5. „Dálkově poháněné samohybné částice a mikročerpadla na bázi miniaturních diod“ .