Maličké 3D tištěné roboty pohánějí nepatrné vibrace | EkonTech.cz


Maličké 3D tištěné roboty pohánějí nepatrné vibrace

Technik / robot / umělá inteligence
29. 7. 2019 - 9:16

Noví mikroboti měří pouhé 2 milimetry a váží asi 5 miligramů. Pohybují se díky vibracím piezoelektrických aktuátorů, zdrojů ultrazvuku nebo i reproduktorů. V budoucnu by mohli fungovat jako robotické mikrosenzory nebo třeba jako mikromanipulátory, ať už ve výrobě anebo v lidském těle během lékařského zákroku.

Roboti se v dnešní době překotně vyvíjejí a jejich technologie nabývají podivuhodných podob. Názorným příkladem je výzkumný projekt vědců a inženýrů georgijské techniky Georgia Institute of Technology. Vyvinuli nový typ maličkých 3D tištěných robotů, kteří se pohybují díky vibracím v prostředí. Tyto vibrace přitom mohou pocházet ze zabudovaného piezoelektrického aktuátoru, zdrojů ultrazvuku nebo třeba z reproduktorů.

Tito „mikroboti se štětinkami“ (micro-bristle-bots) pracují jednotlivě i společně v hejnu. Mohli by zvládnout například detekci rozmanitých environmentálních změn v prostředí, mikromanipulaci s různými objekty a materiály nebo třeba opravovat tkáně či orgány uvnitř těla. Azadeh Ansari a její spolupracovníci se snaží, aby 3D tištění mikroboti vyrostli do podoby všestranně využitelné technologie, která by mohla mít celou řadu možných aplikací.

Soudobé prototypy těchto maličkých robotů reagují na různé frekvence vibrací, což jejich operátorům umožňuje ovládat i jednotlivé boty. Roboti měří přibližně dva milimetry, čímž zhruba odpovídají velikosti nejmenších mravenců na světě. Navzdory své nepatrné velikosti jsou také slušně pohybliví. Za sekundu urazí vzdálenost, která odpovídá čtyřnásobku délky jejich těla. Jeden robot váží asi pět miligramů. Prý by mohli být ještě menší, pak už ale mají problém s přilnavostí k povrchům a je obtížné je byť jenom oddělit od pinzety.

Každý mikrobot se skládá z piezoelektrického aktuátoru, zabudovaného do polymerového těla, které je vytvořené 3D tiskem, s využitím TPP litografie (two-photon polymerization lithography). Aktuátor mikrobota je poháněný z vnějšího zdroje energie a vytváří vibrace, které jsou nutné pro pohyb robota. Zdrojem vibrací mohou být i jiná zařízení, umístěná mimo tělo robota, od zdrojů ultrazvuku, až po malé reproduktory. Vibrace vyvolávají pohyby nohou mikrobota, který se pak celý pohybuje směrem vpřed. Každý mikrobot potřebuje k pohybu vibrace o specifické frekvenci, což souvisí s  délkou nohou a dalšími parametry těla robota.

Někteří z mikrobotů mají čtyři nohy, jiní zase šest. Badatelé postavili stovky různých mikrobotů a experimentálně zjišťovali, které designy fungují nejlépe. Piezoelektrické aktuátory, které roboti využívají jako pohonnou jednotku, jsou založené na materiálu olovo-zirkonátu-titanátu (PZT). Připojení elektřiny způsobí, že aktuátory začnou vibrovat. Funguje to i opačným směrem, takže vibrující aktuátory vytvářejí elektřinu. Mikroboti by tím pádem mohly hrát roli maličkých zdrojů energie, například pro senzory.

https://www.youtube.com/watch?v=JgEnX7kADNE

Zdroj: Georgia Institute of Technology