Новости науки 27.06.02. Миниатюрные роботы с бортовыми микродатчиками
Миниатюрные роботы, снабженные датчиками, могут найти применение во
многих отраслях промышленности, здравоохранении, в военных целях, поэтому в разных странах
уделяется большое внимание разработке таких устройств.
Рис. 1. Микроробот на пьезодвигателе.
Для передвижения микророботов применяются различные двигатели - пьезоэлектрические,
электромеханические, электромагнитные. Пьезомотор состоит из тонких керамических пластин, которые
изгибаются при подаче питания и возвращаются к первоначальной форме при его отключении. Подобная
технология применяется, например, для создания вибрации в пейджере. Пьезомотор - весьма эффективен
(свыше 90 % электроэнергии преобразует в в механическую). "Мозгом" робота является специальная микросхема, управляющая подачей напряжения на
пьезокристаллы и считывающая показания многочисленных датчиков, установленных на его теле.
Микродатчики предназначены для получения информации о параметрах их собственного движения и
параметрах внешней среды (давление, температура, визуальная информация, информация о состоянии
исследуемых ими объектов). Энергии батарейки от наручных часов достаточно для прохождения
микророботом нескольких сот метров. Такой источник питания приводит в движение, например,
насекомоподобный робот величиной 2-3 см, изготовленный сотрудниками университета Вандербильта
(США) (рис. 1.). Этот робот предназначен для военных и разведывательных целей, но может выполнять и
мирные задачи, передвигаясь в трубах и вентиляционных шахтах. Созданные группой шведских ученых (Линкопингский университет) микророботы размером 670 х
170 х 240 мкм3 могут работать в токопроводящих жидкостях (крови, урине) благодаря
покрытию полупроводниковой "начинки" тонким слоем полимера - полипиррола (⌠незащищенные"
кремниевые микророботы при работе в жидкостях быстро выходят из строя). Детали, выполненные из
полипиррола, способны сокращаться подобно мускулам при прохождении через них электрического тока.
Это свойство использовано в манипуляторе робота, который, действуя наподобие человеческой руки
микроскопических размеров, может работать даже с отдельными клетками. Оборудованный сенсорным
блоком микроробот превращается в микролабораторию, самостоятельно путешествующую и
проводящую анализы внутри живого организма. Линкопингская группа изготовила 140 опытных
экземпляров таких микророботов, продемонстрировав их возможности в искусном перемещении
небольших стеклянных бусин. Роботы предназначены, прежде всего, для медицины, где они смогут
сыграть роль хирургического инструмента для бескровных операций - как крупных, в ходе которых целая
группа роботов будет действовать сообща, так и локальных, на клеточном уровне.
Рис. 2. Микроробот на гусеничном ходу
В одной из исследовательских лабораторий Минэнергетики США сконструирована
серия автономных роботов (объемом меньше см3) с дистанционным
управлением, перемещающихся со скоростью 0.5 м/мин. Эти роботы могут
контролировать "подозрительные" территории и проникать внутрь зданий
по вентиляционным шахтам и трубопроводам (рис. 2.), выявляя взрывные
устройства лучше собак-нюхачей. Вычислительная возможность процессора
такого микроробота сравнима с первыми ПК (тактовая частота до 1МГц
и ПЗУ - 8 кб). Пока действующая модель робота снабжена только датчиками
температуры, в дальнейшем планируется оснастить ее микрофоном, радиопередатчиком,
устройствами дистанционного управления и инфракрасными датчиками
движения. Установить же видеокамеру и получать изображения в масштабе
реального времени из-за технической сложности пока не удается, хотя
отдельные кадры от микрофотокамеры принимать можно.
|