Mikrorobotika spašava život
23.01.2019
Razvoj i osiguravanje djelovanja višenamjenskih robotskih platformi je u rasponu milimetarskog i centimetarskog mjerila, ima ključnu primjenjivu vrijednost posebice u slučaju prirodnih katastrofa te kritičnih nepredvidivih uvjeta kao i okruženja s visokim stupnjem opasnosti po život. Američki istraživači im s inženjerskim rješenjima žele osigurati slobodnu mobilnost, manevre i spretnost.
»U scenariju prirodne katastrofe, u misijama traženja i spašavanja, kod opasnog okruženja ili u slučaju drugih kritičkih situacija, roboti mogu imati ulogu neizostavnog pomoćnika i potrebne podrške,« naglašava dr. Ronald Polcawich, iz Agencije za napredne obrambene analize SAD (DARPA) (MTO) i dodaje, da postoji mnogo okruženja, koja su nedostupna za veće robotske platforme. »Manji robotski sustavi će moći osigurati važnu učinkovitu pomoć, iako smanjenje platformi zahtijeva bitna unaprjeđenja i poboljšanja osnovne tehnologije,« zaključuje voditelj programa iz Tehnološkog ureda za mikro sustave. Tehnološki napredak u mikroelektromehaničkih sustava (MEMS), aditivna proizvodnja, piezoelektrični aktuatori i senzori s niskom potrošnjom energije, istraživačima su omogućili, da se prošire na područje mikro-do-mili robotike. Međutim, radi tehničkih prepreka, do kojih dolazi kod te tehnologije, te platforme nemaju snagu, navigaciju niti kontrolu, da bi uspješno obavili kompleksne zadatke.
Za pomoć pri svladavanju izazova pri stvaranju ekstremne, prilagođene mikro robotike, DARPA pokreće novi program, nazvan samostalne mikro robotske platforme - SHORT-Range (SHRIMP). Cilj SHRIMP je razvoj i prikaz višefunkcionalnih mikro-do-mili robotskih platformi za primjenu u prirodnim i kritičnim scenarijima nesreća. Kako bi izvršio taj zadatak, SHRIMP će istražiti temeljna istraživanja o materijalima i mehanizmima pogona, kao i komponentama za pohranu energije, koji su potrebni za stvaranje snage, spretnosti i neovisnosti funkcionalnih mikro robotskih platformi. Tehnologije pogona snažno utječu posebice na pokretljivost mobilne platforme, nosivost i spretnost. U okviru programa SHRIMP istraživači nastoje prevazići trenutačno stanje i razvoj materijala i mehanizama aktuatora, koji daju prednost oblikovanju sile, učinkovitosti, odnosu snage i mase te najvećoj gustoći rada.
»Odnos snage i mase aktuatora utječe na nosivost i izdržljivost mikro robotske platforme, dok najveća gustoća rada označava sposobnost mehanizma aktuatora za izvođenje zadataka visokog intenziteta ili djelovanje u željenom trajanju,« dodaje dr. Polcawich i nastavlja, kako će značajan napredak mehanizama i materijala aktuatora snažno utjecati na sposobnost razvoja mikro-do-mili robotskih platformi, koje mogu obavljati kompleksne zadatke.
Pored napredne tehnologije za aktuatorsku tehnologiju, SHRIMP nastoji razviti visoko učinkovite uređaje za pohranjivanje energije i Mikrorobotika spašava život Razvoj i osiguravanje djelovanja višenamjenskih robotskih platformi je u rasponu milimetarskog i centimetarskog mjerila, ima ključnu primjenjivu vrijednost posebice u slučaju prirodnih katastrofa te kritičnih nepredvidivih uvjeta kao i okruženja s visokim stupnjem opasnosti po život. Američki istraživači im s inženjerskim rješenjima žele osigurati slobodnu mobilnost, manevre i spretnost. instalacije za pretvorbu snage. Većina platformi za mikro robotiku se odnosi na vjetrenjače za napajanje, obradu ili upravljanje i snažno je ograničena s energijski neučinkovitom aktivacijskom tehnologijom, kao i s ograničenim uređajima za pohranu energije. Kako SHRIMP želi stvarati kompleksne mikro-do-mili robote, koji djeluju neovisno, oni postaju kompaktni izvori energije i pretvornici, koji mogu podržavati visokonaponske mehanizme za aktiviranje i bitno smanjiti pražnjenje akumulatora. SHRIMP će istražiti temeljna istraživanja pretvornika snage, koji mogu djelovati na frekvencijama više desetaka Hertza s iznimnom učinkovitošću te visokom gustoćom energije i visoko specifčnim energijskim baterijskim tehnologijama.
»Platforme do veličine milimetra osiguravaju jedinstvenu priliku za poticanje razvoja vrlo učinkovite i svestrane mirkoelektronike,« ističe dr. Polcawich, koji nastavlja: »iako je cilj SHRIMP razviti malene neovisne robotske platforme, očekujemo, da bi otkrića, do kojih smo došli preko našeg aktuatora i istraživanja skladištenja snage, mogla koristiti brojnim područjima, koja su trenutačno ograničena s tim tehničkim izazovima - od protetike do optičkog upravljanja.« Dok će napredovanje aktuatora i tehnologije opskrbe s električ- nom energijom pomoći bitnom napretku na području, oni su samo dio izazova, kada je riječ o razvoju mikro-mili robotike. »Inženjerstvo za ekstremno smanjivanje SWaP-prilagođenih mikrorobotskih sustava predstavlja različite zadatke, koji moraju uzeti u obzir brojna područja, a ujedno i mehaničke, električne i toplinske uvjete, potrebne za planiranje visoko funkcionalnog mikrosustava,« zaključuje Polcawich.
MTO nastoji ostvariti inovativne prijedloge za razvoj robotskih tehnologija mikro-do-mili (kukci). SHRIMP će s nizom olimpijskih tematskih događaja razviti i predstaviti višenamjenske robotske platforme u mm-to-cm, s naglaskom na neokrnjenoj mobilnosti, manevarskoj sposobnosti i spretnosti. Za postizanje tog cilja SHRIMP će osigurati i temeljna istraživanja na području materijala za mikro-aktuatore i energijski učinkovite energetske sustave za iznimno SWaP-prilagođene mikro robotske sustave. Očekuje se, da će takav napredak omogućiti aplikacije, uključivo s traženjem i spašavanjem, spašavanjem unesrećenih, pregledom opasnog okruženja, nadzorom aerodinamičkih ploča, upravljanom optikom i protetikom tijekom leta.
Pripremio: Jernej Kovač