การย่อขนาดทำให้หุ่นยนต์ฉลาดขึ้นและเป็นอิสระมากขึ้นได้อย่างไร

การย่อขนาดในวิทยาการหุ่นยนต์เกี่ยวข้องกับการลดขนาดของหุ่นยนต์และส่วนประกอบในขณะที่เพิ่มกำลัง เป็นเรื่องเกี่ยวกับการวางเซ็นเซอร์ คอมพิวเตอร์ การจัดการพลังงาน และแอคชูเอเตอร์ให้มีขนาดเล็กลง โดยไม่สูญเสียความแม่นยำหรือความน่าเชื่อถือ

เครื่องจักรใหม่เหล่านี้สามารถทำงานได้ในสถานที่เล็กเกินกว่าที่เครื่องจักรขนาดใหญ่หรือมนุษย์จะเข้าถึงได้ ทำให้เหมาะสมที่สุดสำหรับโรงงาน โรงพยาบาล และเหมืองแร่

ข้อดีของระบบหุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัด

การเปลี่ยนแปลงไปสู่การย่อขนาดให้ประโยชน์ที่สำคัญ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการพัฒนาและใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมจำนวนมาก

ความเร็วและความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น

ส่วนประกอบที่มีขนาดเล็กจะเบากว่าตามธรรมชาติ มวลที่ลดลงนี้ช่วยให้มีความเร่งและลดความเร็วเร็วขึ้นมาก

เมื่อระยะห่าง การโค้งงอ และฟันเฟืองลดลงในระดับที่เล็กลง ความแม่นยำจะเพิ่มขึ้น ในการประกอบขนาดเล็ก-หรือการตรวจสอบ นั่นหมายถึงการติดตามเส้นทางที่เข้มงวดมากขึ้น รอบที่สั้นลง และการทำงานเกินขอบเขตน้อยลง

ปรับปรุงประสิทธิภาพและลดต้นทุน

โดยทั่วไปบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กจะใช้พลังงานน้อยกว่าและใช้วัสดุน้อยลง ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตและการดำเนินงาน ธุรกิจที่ต้องการขยายขนาดระบบอัตโนมัติมองว่าหุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัดเป็นโซลูชันที่ราคาไม่แพงและยั่งยืน ซึ่งสามารถประหยัดพื้นที่อันมีค่าในโรงงาน ห้องปฏิบัติการ คลังสินค้า และสิ่งอำนวยความสะดวกอื่นๆ

การเข้าถึงและความคล่องตัวที่มากขึ้น

หุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัดสามารถเข้าถึงสถานที่ที่เครื่องจักรขนาดใหญ่ไม่สามารถเข้าถึงได้ โดรนตรวจสอบแบบมีกรงบีบรัดผ่านท่อ ถัง และภาชนะได้โดยไม่มีปัญหา

ห้องปฏิบัติการและแผนกขนส่งได้ใช้ยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ (UAV) แบบกรง{0}}ที่มีการป้องกันสำหรับการถ่ายภาพสะพานและ-พื้นที่จำกัด โดยที่ GPS ถูกปฏิเสธและการที่มนุษย์เข้าไปอาจช้าหรือเป็นอันตราย หุ่นยนต์ภาคพื้นดินจิ๋วและบอทขว้าง-ก็ค้นหาพื้นที่ภายในที่คับแคบก่อนที่ผู้คนจะติดตามในทำนองเดียวกัน

เทคโนโลยีเบื้องหลังการย่อส่วนในวิทยาการหุ่นยนต์

การเปลี่ยนแปลงไปสู่หุ่นยนต์ที่มีขนาดเล็กลงนี้สร้างขึ้นจากความก้าวหน้าทางวิศวกรรมระดับไมโคร-มานานหลายทศวรรษ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่สำคัญทำให้หุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัดในปัจจุบันเป็นไปได้

ความก้าวหน้าใน MEMS

ระบบเครื่องกล-อิเล็กโทร-เครื่องกล (MEMS) ขนาดเล็กช่วยให้-การตรวจจับขนาดชิปและการสั่งงานกลายเป็นเรื่องปกติ พวกเขารวมองค์ประกอบทางกล เซ็นเซอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เล็กๆ ไว้บนชิปซิลิคอนตัวเดียว ซึ่งทำหน้าที่เป็น "ตาและหู" ของหุ่นยนต์ขนาดเล็ก

เนื่องจากมีขนาดเล็กและประหยัดพลังงาน- MEMS จึงเหมาะสำหรับระบบอัตโนมัติ โปรแกรมของมหาวิทยาลัยสรุปว่า MEMS ครอบคลุมการตรวจจับแรงเฉื่อย การตรวจสอบสภาพแวดล้อม ไมโครฟลูอิดิก และแม้แต่ระบบบังคับเลี้ยวแบบเบา - อย่างไร โดยทั้งหมดนี้มีขนาดและต้นทุนที่เหมาะกับบอทขนาดเล็ก

บทบาทของไมโครคอนโทรลเลอร์

ระบบควบคุมคือสมอง และในหุ่นยนต์จิ๋ว นี่คือไมโครคอนโทรลเลอร์ ไมโครคอนโทรลเลอร์คือระบบคอมพิวเตอร์ที่สมบูรณ์บนวงจรรวมตัวเดียวที่ประกอบด้วยโปรเซสเซอร์ หน่วยความจำ และอุปกรณ์ต่อพ่วงอินพุต/เอาท์พุต สามารถทำงานเป็นหน่วยเดียวสำหรับการประมวลผลสัญญาณแบบเรียลไทม์- ซึ่งมีความสำคัญสำหรับงานต่างๆ เช่น การปรับสมดุลหรือการนำทางสิ่งกีดขวาง

แนวคิดนี้ขยายไปถึงหุ่นยนต์แบบอ่อน โครงสร้างที่อ่อนนุ่มสอดคล้องกับพื้นผิว กระจายความเค้นในปริมาณที่มากขึ้น และลดแรงกระแทกได้อย่างมีประสิทธิภาพ กลยุทธ์ดังกล่าวน่าสนใจสำหรับการออกแบบและสร้างระบบเพื่อจัดการกับวัตถุที่เปราะบางหรือมีรูปร่างผิดปกติ หรือใช้งานกับผู้คน เป้าหมายคือการสร้างหุ่นยนต์ที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีวภาพซึ่งช่วยให้มีปฏิสัมพันธ์ที่ปรับเปลี่ยนและยืดหยุ่นกับสภาพแวดล้อมที่คาดเดาไม่ได้

แอปพลิเคชันย่อขนาดโลกของจริง-

ช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นมาถึงแล้ว และบริษัทหลายแห่งกำลังเป็นผู้นำด้วยหุ่นยนต์ขนาดกะทัดรัดที่ทรงพลังในเวอร์ชันของตัวเอง นี่คือตัวอย่างบางส่วน

การใช้งานทางการแพทย์และการดูแลสุขภาพ

หุ่นยนต์ผ่าตัดของ Medtronic

Medtronic กำลังพัฒนาแพลตฟอร์มการผ่าตัดโดยใช้หุ่นยนต์-และมุ่งเน้นไปที่ระบบสำหรับขั้นตอนเกี่ยวกับกระดูกสันหลังและสมองนับตั้งแต่ที่ซื้อกิจการ Mazor Robotics มีความก้าวหน้าในด้านสายสวนและเครื่องมือสำหรับการรักษาหัวใจและหลอดเลือดที่ปรับเปลี่ยนรูปร่าง-ได้อย่างนุ่มนวล บังคับทิศทางได้ และมีรูปร่าง

เป้าหมายของบริษัทคือการพัฒนาสายสวนหุ่นยนต์ที่สามารถเปลี่ยนรูปร่างได้ภายใต้คำแนะนำการถ่ายภาพเพื่อนำทาง-สภาพแวดล้อมการเต้นของหัวใจ

ระบบดาวินชี่ของ Intuitive Surgical

ระบบการผ่าตัดดาวินชีนำเสนอพลังของการย่อขนาดในระดับที่แตกต่างกัน แม้ว่าหุ่นยนต์ของ Intuitive Surgical จะมีขนาดใหญ่ แต่เครื่องมือของมันก็มีขนาดเล็ก เครื่องมือขนาดเล็กเหล่านี้ช่วยให้ศัลยแพทย์สามารถดำเนินการขั้นตอนที่ซับซ้อนและมีการบุกรุกน้อยที่สุดได้อย่างง่ายดาย ส่งผลให้ได้รับบาดเจ็บน้อยลงและฟื้นตัวของผู้ป่วยได้เร็วขึ้น

อุตสาหกรรมและการผลิต

เมคาเดมิก เมก้า500

Mecademic กล่าวว่า Meca500 เป็นหนึ่งในแขนหุ่นยนต์อุตสาหกรรมหก-แกนที่เล็กที่สุดและแม่นยำที่สุดในโลกสำหรับการทดสอบและตรวจสอบการประกอบชิ้นส่วนขนาดเล็ก-

MIT Lincoln Laboratory ได้สาธิตหัวสปัตเตอร์ไมโครพลาสมาที่ติดตั้งบน Meca500 เพื่อพิมพ์วัสดุอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแขนขนาดเล็กช่วยให้ขั้นตอนการทำงานในห้องปฏิบัติการ-ประดิษฐ์แบบตั้งโต๊ะได้อย่างไร โรงพยาบาลและแกนถ่ายภาพยังใช้เครื่อง Meca500 เพื่อการจัดการตัวอย่างแบบอัตโนมัติอีกด้วย