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.

перейти к началу страницы