로봇 공학의 소형화에는 로봇과 그 구성 요소의 크기를 줄이는 동시에 성능을 높이는 것이 포함됩니다. 정밀도나 신뢰성을 저하시키지 않으면서 센서, 컴퓨터, 전원 관리 및 액추에이터를 더 작은 공간에 배치하는 것입니다.
이 새로운 기계는 더 큰 기계나 사람이 접근하기에는 너무 작은 장소에서 작업을 수행할 수 있으므로 공장, 병원, 광산에 적합합니다.
소형 로봇 시스템의 장점
소형화로의 전환은 상당한 이점을 제공하므로 많은 과학 및 산업 분야에서 개발 및 사용됩니다.
향상된 속도와 정확성
부품이 작을수록 자연히 가벼워집니다. 이렇게 감소된 질량으로 인해 훨씬 더 빠른 가속 및 감속이 가능해졌습니다.
더 작은 규모에서 여유 공간, 굴곡 및 백래시가 최소화되면 정밀도가 높아집니다. 미세-조립이나 검사에서는 이는 더 엄격한 경로 추적, 더 짧은 주기, 더 적은 오버슈트를 의미합니다.
효율성 향상 및 비용 절감
패키지가 작을수록 일반적으로 전력 소비가 적고 재료 사용도 적어 제조 및 운영 비용이 절감됩니다. 자동화를 확장하려는 기업은 소형 로봇을 공장, 실험실, 창고 및 기타 시설의 귀중한 바닥 공간을 절약할 수 있는 저렴하고 지속 가능한 솔루션으로 봅니다.
접근성 및 이동성 향상
소형 로봇은 대형 기계가 도달할 수 없는 곳에 도달할 수 있습니다. 갇힌 검사 드론은 문제 없이 덕트, 탱크 및 용기를 통과합니다.
실험실과 교통 부서에서는 GPS가 거부되고 사람의 진입이 느리거나 위험할 수 있는 교량 및 밀폐된 공간 이미징을 위해 케이지로 보호되는 무인 항공기(UAV)(UAV)를 사용했습니다.{0}} 소형 지상 로봇과 투{3}}봇도 비슷하게 사람들이 따라오기 전에 좁은 내부를 정찰합니다.
로봇공학의 소형화를 뒷받침하는 기술
더 작은 로봇을 향한 이러한 변화는 수십 년간의 마이크로{0}}엔지니어링 발전을 바탕으로 이루어졌습니다. 주요 전자 부품이 오늘날의 소형 로봇을 가능하게 했습니다.
MEMS의 발전
마이크로-전자{1}}기계 시스템(MEMS)을 사용하면 칩-스케일 감지 및 작동이 일상화됩니다. 이 로봇은 작은 기계 요소, 센서 및 전자 장치를 단일 실리콘 칩에 통합하여 소형 로봇의 "눈과 귀" 역할을 합니다.
MEMS는 작고 에너지 효율적이기 때문에{0}}자율 시스템에 적합합니다. 대학 프로그램에서는 MEMS가 관성 감지, 환경 모니터링, 미세유체공학, 심지어 가벼운 조향-까지 소형 로봇에 맞는 크기와 비용으로 모두 다루는 방법을 설명합니다.
마이크로컨트롤러의 역할
제어 시스템은 두뇌이고, 소형 로봇에서는 이것이 마이크로컨트롤러입니다. 마이크로 컨트롤러는 프로세서, 메모리 및 입/출력 주변 장치를 포함하는 단일 집적 회로의 완전한 컴퓨팅 시스템입니다. 실시간 신호 처리를 위해 단일 장치로 실행될 수 있으며 이는 균형 조정이나 장애물 탐색과 같은 작업에 필수적입니다.
이 개념은 소프트 로봇 공학으로 확장됩니다. 부드러운 구조는 표면에 맞춰 응력을 더 큰 부피에 분산시키고 충격력을 효율적으로 줄입니다. 이러한 전략은 깨지기 쉽거나 모양이 불규칙한 다양한 물체를 처리하거나 사람 주위에서 작동하는 시스템을 설계 및 구축하는 데 매력적입니다. 목표는 예측할 수 없는 환경에 적응하고 유연한 상호 작용을 허용하는 생체 영감 로봇을 만드는 것입니다.
실제-소형화 애플리케이션
흥미진진한 시대가 도래했으며 여러 회사가 자체 버전의 강력하고 컴팩트한 로봇을 통해 업계를 선도하고 있습니다. 다음은 몇 가지 예입니다.
의료 및 건강 관리 애플리케이션
메드트로닉의 수술로봇
Medtronic은 로봇 지원 수술 플랫폼을 개발하고 있으며, Mazor Robotics를 인수한 이후 척추 및 뇌 수술용 시스템에 주력해 왔습니다. 심장 및 혈관 내 치료를 위한 부드럽고 조종 가능하며 모양을 바꾸는- 카테터와 기구 분야에서 발전을 이루었습니다.
이 회사의 목표는 심박동 환경을 탐색하기 위해 영상 안내에 따라 모양을 변경할 수 있는 로봇 카테터를 개발하는 것입니다.{0}}
인튜이티브 서지컬의 다빈치 시스템
다빈치 수술 시스템은 다른 규모의 소형화 능력을 갖추고 있습니다. Intuitive Surgical의 로봇 자체는 큰 반면, 기구는 작습니다. 이러한 작은 도구를 사용하면 외과의사가 복잡하고 최소 침습적인 수술을 쉽게 수행할 수 있으므로 외상이 줄어들고 환자의 회복이 빨라집니다.
산업 및 제조
메카데믹 메카500
Mecademic은 Meca500이 마이크로 조립 테스트 및 검사를 위한 세계에서 가장 작고 가장 정밀한 6{1}축 산업용 로봇 팔 중 하나라고 말했습니다.{2}}
MIT Lincoln Laboratory는 전자 재료를 인쇄하기 위해 Meca500에 장착된 마이크로플라즈마 스퍼터링 헤드를 시연했으며, 작은 암이 어떻게 실험실 벤치 제작 작업 흐름을 가능하게 하는지 보여줍니다. 병원과 이미징 코어에서는 자동화된 샘플 처리를 위해 Meca500 장치도 배포합니다.