يتضمن التصغير في مجال الروبوتات تقليل حجم الروبوتات ومكوناتها مع زيادة قوتها. يتعلق الأمر بوضع أجهزة الاستشعار وأجهزة الكمبيوتر وإدارة الطاقة والمحركات في آثار أصغر حجمًا دون التضحية بالدقة أو الموثوقية.
يمكن لهذه الآلات الجديدة أداء المهام في أماكن صغيرة جدًا بحيث لا يمكن للآلات الكبيرة أو البشر الوصول إليها، مما يجعلها مثالية للمصانع والمستشفيات والمناجم.
مزايا الأنظمة الروبوتية المدمجة
إن التحول نحو التصغير يقدم فوائد كبيرة، ولهذا السبب يتم تطويره واستخدامه في العديد من المجالات العلمية والصناعية.
تعزيز السرعة والدقة
المكونات الأصغر تكون أخف بشكل طبيعي. تسمح هذه الكتلة المنخفضة بتسارع وتباطؤ أسرع بكثير.
عندما يتم تقليل الخلوصات والمرونة ورد الفعل العكسي في مقاييس أصغر، تزداد الدقة. في التجميع أو الفحص الدقيق-، يُترجم ذلك إلى تتبع مسار أكثر إحكامًا، ودورات أقصر، وتجاوزًا أقل.
تحسين الكفاءة وخفض التكاليف
عادةً ما تستهلك العبوات الأصغر طاقة أقل وتستخدم مواد أقل، مما يقلل من تكاليف التصنيع والتشغيل. تنظر الشركات التي تسعى إلى توسيع نطاق التشغيل الآلي إلى الروبوتات المدمجة كحل مستدام وبأسعار معقولة يمكنه توفير مساحة أرضية قيمة في المصانع والمختبرات والمستودعات والمرافق الأخرى.
إمكانية الوصول والتنقل بشكل أكبر
يمكن للروبوتات المدمجة الوصول إلى أماكن لا تستطيع الآلات الأكبر حجمًا الوصول إليها. تضغط طائرات التفتيش بدون طيار عبر القنوات والخزانات والسفن دون أي مشاكل.
استخدمت المعامل وأقسام النقل مركبات جوية غير مأهولة -محمية بالقفص لتصوير الجسور والأماكن المحصورة-، حيث يتم رفض نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ويكون دخول الإنسان بطيئًا أو خطيرًا. وبالمثل، تستكشف الروبوتات الأرضية المصغرة وروبوتات الرمي-الأجزاء الداخلية الضيقة قبل أن يتبعها الأشخاص.
التكنولوجيا وراء التصغير في الروبوتات
يعتمد هذا التحول نحو الروبوتات الأصغر حجمًا على عقود من التقدم في الهندسة -الصغيرة الحجم. لقد جعلت المكونات الإلكترونية الرئيسية الروبوتات المدمجة اليوم ممكنة.
التقدم في MEMS
تعمل الأنظمة-الكهربائية-الميكانيكية الدقيقة (MEMS) على تمكين استشعار حجم الرقاقة وتشغيلها- ليصبح أمرًا روتينيًا. فهي تدمج عناصر ميكانيكية صغيرة وأجهزة استشعار وإلكترونيات في شريحة سيليكون واحدة، وتعمل بمثابة "عيون وآذان" الروبوتات الصغيرة.
نظرًا لأن الأنظمة الكهروميكانيكية الصغيرة (MEMS) صغيرة الحجم وموفرة للطاقة-، فهي مناسبة للأنظمة المستقلة. توضح برامج الجامعة كيف تغطي الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة الآن الاستشعار عن القصور الذاتي، ومراقبة البيئة، والموائع الدقيقة، وحتى التوجيه الخفيف -، كل ذلك بأحجام وتكاليف تناسب الروبوتات المصغرة.
دور المتحكم الدقيق
نظام التحكم هو الدماغ، وفي الروبوتات المصغرة، هذا هو المتحكم الدقيق. المتحكم الدقيق هو نظام حاسوبي كامل على دائرة متكاملة واحدة تحتوي على المعالج والذاكرة والأجهزة الطرفية للإدخال والإخراج. وهي قادرة على العمل كوحدة واحدة لمعالجة الإشارات في الوقت الفعلي-، وهو أمر حيوي لمهام مثل الموازنة أو التغلب على العوائق.
يمتد هذا المفهوم إلى الروبوتات الناعمة. تتوافق الهياكل الناعمة مع الأسطح، وتوزع الضغط على حجم أكبر وتقلل قوة التأثير بكفاءة. تعتبر مثل هذه الاستراتيجيات جذابة لتصميم وبناء أنظمة للتعامل مع مجموعة من الأشياء الهشة أو غير المنتظمة الشكل أو للعمل حول الأشخاص. الهدف هو إنشاء روبوتات مستوحاة من الحيوية تسمح بتفاعلات مرنة وقابلة للتكيف مع بيئات لا يمكن التنبؤ بها.
تطبيقات التصغير العالمية-الواقعية
لقد أتت الأوقات المثيرة، والعديد من الشركات تقود الطريق بإصداراتها الخاصة من الروبوتات القوية والمدمجة. وهنا بعض الأمثلة.
التطبيقات الطبية والرعاية الصحية
الروبوتات الجراحية لشركة مدترونيك
تعمل شركة Medtronic على تطوير منصات جراحية بمساعدة الروبوتات-وتركز على أنظمة إجراءات العمود الفقري والدماغ منذ استحواذها على شركة Mazor Robotics. لقد أحرزت تقدمًا في مجال القسطرة والأدوات الناعمة والقابلة للتوجيه والشكل-لعلاجات القلب والأوعية الدموية الداخلية.
هدف الشركة هو تطوير قساطر آلية يمكنها تغيير شكلها تحت توجيهات التصوير للتنقل في بيئات القلب النابض-.
نظام دافنشي الجراحي البديهي
يتميز نظام دافنشي الجراحي بقدرة التصغير على نطاق مختلف. في حين أن الروبوت الخاص بشركة Intuitive Surgical كبير الحجم، إلا أن أدواته صغيرة جدًا. تتيح هذه الأدوات الصغيرة للجراحين إجراء عمليات معقدة وبأقل تدخل جراحي بسهولة، مما يؤدي إلى تقليل الصدمات وتعافي المريض بشكل أسرع.
الصناعية والتصنيع
ميديميك ميكا500
قالت شركة Mecademic إن Meca500 الخاص بها هو أحد أصغر أذرع الروبوتات الصناعية ذات المحاور الستة- وأكثرها دقة في العالم لاختبار وفحص التجميع الصغير-.
لقد أظهر مختبر لينكولن بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا رأسًا منفوشًا للبلازما الدقيقة مثبتًا على جهاز Meca500 لطباعة المواد الإلكترونية، موضحًا كيف تمكن الأذرع الصغيرة من سير عمل تصنيع المقاعد في المختبر-. تقوم المستشفيات ومراكز التصوير أيضًا بنشر وحدات Meca500 للتعامل الآلي مع العينات.