¿Ayúdame a encontrar el historial de desarrollo de los microrobots?
Song Xiaofeng, Shuo Shuo Shili
(Escuela de Ingeniería Mecánica, Electrónica y Automatización, Universidad de Shanghai, Shanghai 201800)
Resumen: Los Micro Robots son una rama importante de los sistemas microelectromecánicos. Ha recibido una amplia atención en las últimas décadas porque puede funcionar en espacios pequeños donde los humanos y los robots macroscópicos no pueden trabajar. Este artículo presenta primero varios microrobots que han aparecido en el país y en el extranjero en los últimos años. Sobre la base del análisis de sus características y rendimiento, se discuten varias cuestiones clave encontradas en la investigación actual de microrobots y se señalan las principales direcciones de investigación y desarrollo en estos campos en el futuro.
Palabras clave: microrobots; microactuadores
En los últimos años, los microsatélites y microaeronaves han adoptado la tecnología MEMS.
Los robots y microrobots que pueden entrar en espacios estrechos muestran perspectivas atractivas en las aplicaciones previas.
La importancia estratégica del paisaje y su doble uso militar y civil. Por lo tanto, como tecnología MEMS,
La tecnología de microrobots basada en procesamiento de precisión es una de las direcciones de desarrollo de la tecnología
La investigación se ha convertido en un tema candente en el mundo y la investigación en esta área. no sólo incluye
un fuerte marketing y la participación de muchas instituciones de investigación. En Japón
Muchos países representados por Japón han llevado a cabo mucha investigación en esta área, centrándose principalmente
en el desarrollo de microrobots en pequeños espacios industriales y pequeños cuerpos humanos.
Microsistemas médicos y microfábricas. A nivel nacional, con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales y el programa de investigación y desarrollo de alta tecnología Jinhe 863 de la Universidad de Tsinghua.
Ciencia, Universidad Jiao Tong de Shanghai, Instituto de Tecnología de Harbin, Universidad de Tecnología de Guangdong
Ciencia, Universidad de Shanghai y otros institutos de investigación científica están apuntando a microrobots y departamentos de microoperaciones
Se realizaron muchas investigaciones y se desarrollaron prototipos principales respectivamente. La investigación nacional actual sobre microrobots se centra principalmente en tres áreas [6]: (1)
Micromáquinas utilizadas para detectar pequeñas tuberías en equipos de generación de gas, químicos y energía
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Gente. (2) Micromáquinas para diagnóstico y tratamiento no invasivo del cuerpo humano y los intestinos.
Personas. (3) Micromáquinas para sistemas mecánicos complejos que no requieren desmontaje ni mantenimiento.
Personas.
1 El estado de desarrollo e investigación de los microrobots
Según la situación real de la investigación de microrobots en mi país,
Este artículo se centra en robots de microductos y robots de micromedicina no invasiva y microrobots para operaciones especiales.
111 Micro Pipe Robot
El robot Micro Pipe se basa en el fondo de la aplicación de un espacio estrecho.
Fuera, su entorno se caracteriza por caminar por estrechos pasajes en forma de tubos o huecos.
Realizar inspecciones, mantenimientos y otras operaciones. En comparación con el anillo de operación en la tubería en condiciones normales, el entorno es obviamente diferente. Su modo de caminar y su principio estructural son los mismos que los de la máquina de fabricación de tubos convencional.
Los robots también son diferentes, por lo que se suprimen según los métodos técnicos convencionales de los robots de tuberías.
Reducir el tamaño no es una opción. En vista de esto, deberíamos encontrar otro camino a seguir. En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología MEMS
El desarrollo de materiales magnetoestrictivos gigantes y su efecto piezoeléctrico cristalino y acoplamiento magnetomecánico
Con el desarrollo de aplicaciones tecnológicas, nuevos micro La aparición y aplicación de las pulsiones se han convertido en una realidad. Los resultados de la investigación sobre microactuadores se han convertido en un punto de interés para la investigación en robots de microtuberías.
Desarrollar la base[1].
La Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado un robot de tuberías en miniatura que puede
utilizarse para inspeccionar tuberías pequeñas en espacios reducidos en el campo biomédico.
Pequeño trabajo. El robot puede ser accionado por bobinas electromagnéticas situadas en el exterior de la tubería.
Fuente de alimentación dinámica y sin cables. Instituto Tecnológico de Tokio y NEC
El diámetro del microrobot que se mueve dentro del tubo espiral desarrollado por esta empresa es de .
La velocidad máxima de movimiento de una tubería recta de φ2514 mm es 260 mm/s, que es la máxima
La fuerza de tracción máxima es 12 N. Anthierens y otros en Francia desarrollaron un
entre los robots peristálticos de φφ16 mm, este microrobot es el más grande.
La velocidad de movimiento es de 5 mm/s, la carga puede alcanzar los 20 N y tiene una gran movilidad.
Precisión, gran carga, pero velocidad de movimiento lenta y estructura compleja.
Tanto la Universidad de Shanghai como la Universidad Jiao Tong de Shanghai tienen inercia en el desarrollo.
El microrobot de la Universidad Jiao Tong de Shanghai utiliza un microrobot de tubo de impacto.
Impulsado por actuadores piezoeléctricos laminados; controlador de microrobot en la Universidad de Shanghai
Existen dos tipos de películas laminadas y bipiezoeléctricas [3]. La figura 1 muestra la doble presión.
El mecanismo de movimiento del robot eléctrico de microtubos de película delgada utiliza actuadores piezoeléctricos de película delgada duales
, lo que aumenta la fuerza motriz en comparación con una sola película delgada piezoeléctrica.
Fuerte, mejora la capacidad de carga. La velocidad máxima de movimiento de este mecanismo puede alcanzar los 15 mm/s y tiene las funciones de avance, retroceso, arriba y abajo.
Desarrollo del 112 Micro Robot Médico
En los últimos años se ha desarrollado la investigación y aplicación de la tecnología de robots médicos.
Con el rápido desarrollo de los microrobots médicos, los microrobots médicos son una de las aplicaciones más prometedoras.
Según la predicción del Instituto Japonés de Política Científica y Tecnológica, para 2017.
Las micromáquinas y robots se utilizarán más en el campo médico que todas las cirugías.
La mitad de todos los procedimientos médicos. Por lo tanto, Japón ha formulado un plan para utilizar el plan "cirugía robótica"
Doctor" y está desarrollando una súper máquina que puede caminar en los vasos sanguíneos humanos y tiene.
Descubrir y matar Células cancerosas. Pequeño robot. Maryland, EE. UU.
El laboratorio de John Hopkins ha desarrollado una "píldora inteligente" que en realidad está rematada con un pequeño termómetro de silicio y un microcircuito. Un pequeño dispositivo de detección.
Si se ingiere, la información de la temperatura corporal se puede enviar a una grabadora.
Científicos en Suecia han inventado un robot del tamaño de un signo de puntuación inglés. mueve células individuales o captura bacterias y luego realiza diversas actividades en el cuerpo humano
Muchos institutos de investigación nacionales llevan a cabo principalmente tecnología de microscopía no invasiva /p>
La investigación sobre robots médicos ha logrado algunos resultados. en máquinas médicas no invasivas
Este robot se utiliza principalmente para el tratamiento de enfermedades intracavitarias en el cuerpo humano y puede reducir en gran medida
Reducir o eliminar las graves molestias y dolores causados por diversos Dispositivos médicos como espéculo, intrajeringa e intrajeringa que se utilizan actualmente en la práctica clínica.
La Universidad de Ciencia y Tecnología de China, financiada por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, desarrolló una sección múltiple accionada por cerámica piezoeléctrica. mano de natación abdominal en forma de serpiente
que se combina con un CCD. El sistema de cámara, el instrumento quirúrgico y el sistema de control inteligente se instalan en el extremo del micro-robot. Pequeña abertura en el abdomen del paciente, la operación se realiza en la cavidad abdominal. Extraño
Los puntos clave son velocidad de respuesta rápida, alta precisión de acción, gran fuerza de acción y gran rango de acción. grados de libertad dentro de un rango de 60°.
Muévase con rapidez y flexibilidad, como se muestra en la Figura 2, utilizando un robot de cirugía abdominal.
La Universidad de Zhejiang también ha desarrollado un tratamiento médico no invasivo. De manera suspendida, el prototipo principal del microrobot puede ingresar a la cavidad del cuerpo humano (como los intestinos y el esófago) y evitar daños a la cavidad del cuerpo humano. p>
Desarrollo de 113 microrobots de operaciones especiales
Además de los robots de microtuberías y microrobots no invasivos mencionados anteriormente,
Además de los robots médicos , algunas investigaciones en el país y en el extranjero también han llevado a cabo investigaciones exhaustivas sobre microrobots para operaciones especiales. Este microrobot está equipado con los sensores y dispositivos operativos correspondientes, tanto en el campo militar como en el civil.
El Laboratorio de Seguridad Nacional de Estados Unidos ha creado el robot más potente
más pequeño. Este robot pesa menos de 28 g y tiene un tamaño pequeño
411 cm3, la pierna. El mecanismo es una cinta transportadora, que puede ser reemplazada por este robot.
Las personas realizan muchos trabajos peligrosos.
La Marina de los Estados Unidos inventó un robot urbano de búsqueda y rescate en miniatura, el "9111", en 20065438.
Tras el incidente, el sitio de búsqueda y rescate del sitio del World Trade Center mostró sus habilidades. Las filiales de Mitsubishi Electric Corporation de Japón, el Panasonic Tokyo Research Institute y Sumitomo Electronics Co., Ltd.
Crean un microrobot del tamaño de una hormiga que pueda entrar.
Trabajo en mantenimiento en un ambiente muy pequeño con dos a cada lado de mi cuerpo.
El conector circular se puede conectar con otros robots para completar algunas tareas especiales.
Tarea.
Porque las criaturas de la naturaleza tienen algunas máquinas que los humanos no pueden igualar.
Sí, así es en los últimos años el comportamiento de movimiento de los organismos naturales y el uso de algunas máquinas.
Ser capaz de diseñar robots, realizar su control flexible y verse afectado por los robots.
Los estudiosos le conceden gran importancia. Hay muchas universidades e institutos de investigación en China.
Investigación sobre el desarrollo de robots microbiónicos. La Universidad Jiao Tong de Shanghai se centra principalmente en la imitación.
Basado en principios biológicos, utiliza seis grupos de mecanismos de cuatro barras de planos paralelos y micro CC.
El robot biónico micro hexápodo está compuesto por un motor y su correspondiente desaceleración y aumento de par. mecanismo.
El robot es de tamaño pequeño y tiene buena maniobrabilidad. Este robot mide
30 mm de largo, 40 mm de ancho, 20 mm de alto, pesa 613 g y puede caminar a velocidades de hasta 100 gramos.
A 3 mm/s[2]. La Universidad de Shanghai también ha realizado algunos robots microbiónicos.
Trabajo de investigación.
2 Problemas en el desarrollo de microrobots
(1) Miniaturización de controladores
Los microactuadores son una parte importante de los sistemas microelectromecánicos y se derivan del microrobot.
La tecnología de microaccionamientos juega un papel clave en el desarrollo de las microcomputadoras.
Las señales a nivel de robot tienen un bajo consumo energético, una estructura sencilla y son fáciles de miniaturizar.
Gran salida de desplazamiento y salida de fuerza, buen rendimiento de control lineal y respuesta dinámica.
Un nuevo tipo de actuador rápido (elemento piezoeléctrico de alto rendimiento, microcaballo de alto par)
Da) es la dirección futura de la investigación.
(2) Cuestiones de suministro de energía
Muchos actuadores funcionan con energía eléctrica, pero para los micro
Para los robots móviles, es necesario proporcionar energía eléctrica Cables puede afectar seriamente a los microrobots.
Movimiento del robot, especialmente en entornos con grandes cambios de curvatura.
La tendencia de desarrollo de los micro robots debería ser sin cables, las señales de energía y control deberían basarse en
y las señales de detección deberían poder enviarse y transmitirse sin cables. Los microrobots deberían ser reales
Para que sean prácticos, es necesario resolver los problemas de la energía de microondas sin cables y la tecnología de transmisión de datos sin cables.
Al mismo tiempo, se desarrollan baterías de pequeño tamaño y gran capacidad.
(3) Fiabilidad y seguridad
Muchos de los microrobots que se están desarrollando actualmente se basan en la medicina.
La atención médica, el ejército y las plantas de energía nuclear son antecedentes de aplicación y son muy importantes.
En las aplicaciones, la fiabilidad y seguridad del trabajo del robot son responsabilidad del diseñador.
Un problema que hay que tener en cuenta, por lo que se requiere que el robot se adapte a su posición.
Medio ambiente y capacidad de resolución de problemas[4].
(4) Nueva teoría de diseño micromecánico y tecnología de procesamiento de acabado.
Comparados con los robots convencionales, los microrobots no son simples nudos.
La proporción estructural se reduce y su desarrollo está, en cierta medida, relacionado con los microaccionamientos y la precisión.
El desarrollo de la tecnología de procesamiento está estrechamente relacionado. También se requiere que el diseñador esté en la máquina.
Innovó teóricamente el diseño estructural y estudió el movimiento adecuado para micro-robots
El mecanismo de movimiento y el método de movimiento.
(5) Sistema de control altamente autónomo
Los microrobots deben completar tareas específicas, su propio posicionamiento y entorno.
La clave está en desarrollar un sistema de visión microscópica para mejorar las imágenes microscópicas.
La gestión de la velocidad se soluciona mediante el uso de tecnologías avanzadas como redes neuronales e inteligencia artificial.
El alto grado de autonomía del sistema de control es la clave para la máxima practicidad.
Clave.
3 Conclusión
Los microrobots aún se encuentran en la etapa de exploración teórica en el laboratorio y aún están lejos de su uso práctico.
Aún queda una distancia considerable. Todavía hay muchas tecnologías clave que aún no se han resuelto.
En el proceso de resolución de estos problemas, se promoverá simultáneamente el desarrollo de muchas disciplinas relacionadas
. Sólo cuando estos problemas se resuelvan será posible la realidad de los microrobots.
Debemos tener el coraje de innovar y aprovechar esta frontera.
El tema es aplicar la tecnología de microrobots al desarrollo de la economía nacional.
Zona con sonidos fuertes.